JP2007500363A - Liquid permeable composition in dry reagent apparatus - Google Patents
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Abstract
流体試料中の分析対象物を検出するための多層装置(16)であって、第一の層(10)からの試料の一部を受け、吸収するための第一の吸収性層(12)と、第一の吸収性層(10)と第二の吸収性層との間に配置された、両層をいっしょに保持するための接着剤として作用する液体透過性層(14)とを含む多層装置。 A multilayer device (16) for detecting an analyte in a fluid sample, the first absorbent layer (12) for receiving and absorbing a portion of the sample from the first layer (10) And a liquid permeable layer (14) that is disposed between the first absorbent layer (10) and the second absorbent layer and acts as an adhesive to hold both layers together. Multi-layer device.
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2003年6月12日出願の米国特許出願第10/459,825号の優先権を主張し、この出願は、2003年1月13日出願のPCT出願PCT/IB03/00055の優先権を主張し、この出願は、2002年1月15日出願の米国特許仮出願第60/348,253号の優先権を主張する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority to US patent application Ser. No. 10 / 459,825, filed on Jun. 12, 2003, which is incorporated herein by reference in its entirety. This application claims priority to IB03 / 00055, which claims priority from US Provisional Application No. 60 / 348,253, filed Jan. 15, 2002.
発明の背景
診断用乾燥試薬分析装置は、尿分析及び血液試験、特にグルコースモニタリングの臨床状況で使用される一般的な製品である。結果は、しきい値及び定量的出力として計器的又は目視的に得られる。乾燥試薬分析装置は通常、装置に適用される流体試料中の分析対象物(検出される成分)と反応して検出可能な応答を発する分散試薬系を含有する吸収性パッドを含む。これらの試薬は、指示色素、金属、酵素、ポリマー、抗体及びキャリヤ上に乾燥付着させた他の様々な化学物質を含有する。よく使用されるキャリヤは、多様な試料吸収性及び輸送性を有する紙、膜又はポリマーである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Diagnostic dry reagent analyzers are common products used in the clinical setting of urine analysis and blood tests, particularly glucose monitoring. Results are obtained instrumentally or visually as thresholds and quantitative outputs. A dry reagent analyzer typically includes an absorbent pad containing a dispersed reagent system that reacts with an analyte (a component to be detected) in a fluid sample applied to the device to produce a detectable response. These reagents contain indicator dyes, metals, enzymes, polymers, antibodies and various other chemicals that are dry deposited on the carrier. Commonly used carriers are papers, membranes or polymers with a variety of sample absorption and transport properties.
一部の試薬ストリップは、分析対象物に対する色応答を発するために必要なすべての化学物質を含有するために一つの試薬区域しか使用しない。場合によっては、最高で5種類の競合性で同期的な化学反応が一つの試薬層内で起こる。尿中の血液を検出する方法であるHemastix(登録商標)試薬ストリップ(Bayer)は、一つの試薬で起こる多数の化学反応の一例である。分析対象物の検出反応は、ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシドによる指示薬3,3′,5,5′−テトラメチル−ベンジジンの酸化を触媒するヘモグロビンのペルオキシダーゼ様活性に基づく。同じパッドで、ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシドによるアスコルビン酸の酸化を触媒する第二鉄−HETDA錯体の触媒活性に基づく、アスコルビン酸干渉を排除するための第二の反応が起こる。 Some reagent strips use only one reagent zone to contain all the chemicals necessary to generate a color response to the analyte. In some cases, up to five competitive and synchronous chemical reactions occur in one reagent layer. The Hemastix® reagent strip (Bayer), a method for detecting blood in urine, is an example of a number of chemical reactions that occur with one reagent. The analyte detection reaction is based on the peroxidase-like activity of hemoglobin that catalyzes the oxidation of the indicator 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-benzidine by diisopropylbenzene dihydroperoxide. At the same pad, a second reaction takes place to eliminate ascorbic acid interference based on the catalytic activity of the ferric-HETDA complex that catalyzes the oxidation of ascorbic acid by diisopropylbenzene dihydroperoxide.
乾燥試薬ストリップ中で起こる典型的な化学反応は、色素結合反応、酵素的反応、免疫学的反応及び酸化還元触媒反応として分類することができる。アルブミンのような分析対象物への色素結合は、マイクロモルレベルで色の変化をもたらす。指示色素は、分析対象物と共有結合することもできるし(ビリルビンと結合するジアゾニウム化合物)、分析対象物と強固に会合することもできる(ナトリウム感知性指示薬)。酵素的反応は、色形成性基質との反応を通じてマイクロモルレベルでの酵素の検出に使用することができる。酵素的反応はまた、酵素との反応を通じて色付き最終生成物を生じさせることによる、グルコースのような分子の検出に使用することもできる。粒子標識抗体が、クロマトグラフィーに基づく免疫学的ストリップの検出可能な応答を提供する主要な試薬である。酸化還元触媒反応は、ヘモグロビンのような特定の分析対象物の存在下で指示薬を酸化又は還元するために金属キレート化合物の使用を含み、ナノモルレベルまでの分子を検出することができる。これらの装置の特定のものは、酸化還元色素の検出可能な変色を生じさせるための、ペルオキシダーゼ及びヒドロペルオキシドの存在下における分析対象物との酵素的反応を含み、通常、吸収性パッドとしてのろ紙の使用に基づく。 Typical chemical reactions that occur in dry reagent strips can be classified as dye-binding reactions, enzymatic reactions, immunological reactions, and redox catalyzed reactions. Dye binding to an analyte such as albumin results in a color change at the micromolar level. The indicator dye can be covalently bound to the analyte (diazonium compound that binds to bilirubin) or can be tightly associated with the analyte (sodium sensitive indicator). Enzymatic reactions can be used to detect enzymes at the micromolar level through reaction with color forming substrates. Enzymatic reactions can also be used to detect molecules such as glucose by producing a colored end product through reaction with the enzyme. Particle-labeled antibodies are the primary reagents that provide a detectable response for chromatographic-based immunological strips. Redox catalysis involves the use of a metal chelate compound to oxidize or reduce an indicator in the presence of a specific analyte such as hemoglobin and can detect molecules down to the nanomolar level. Certain of these devices include an enzymatic reaction with the analyte in the presence of peroxidase and hydroperoxide to produce a detectable discoloration of the redox dye, usually filter paper as an absorbent pad Based on the use of.
乾燥試薬装置は、多くの場合、一つの分析対象物を計測するために多数の試薬層を含む。この変形は、化学試薬系を別個の試薬層に配置することを可能にし、反応分離工程、たとえばクロマトグラフィー及びろ過を考慮したものである。免疫クロマトグラフィーストリップは、化学反応が試薬の別個の層で起こるように構築されている。ヒト絨毛性ゴナドトロピンのためのCLINITEST(登録商標)hCGストリップ試験(Bayer)が、四つの試薬層を有する乾燥試薬ストリップ試験の一例である。ストリップの先端にある第一の層は、試料適用のための層であり、次の試薬層とオーバーラップして、第一の試薬区域への患者試料(尿)の移行を提供する。そして、処理された試料は、発色のための反応体が固定化されている第三の層の中を移動する。この移動は、過剰な試料を吸収する第四のパッドによって駆動される。クロマトグラフィー反応は、試験又は捕捉ゾーンと呼ばれる、典型的にはニトロセルロース膜である第三の層で起こる。第一及び第二の層で、分析対象物の特異的抗体が試料中の分析対象物と反応し、クロマトグラフィーによってニトロセルロース膜に移される。抗体は、標識としての色付きラテックス粒子と結合している。試料が分析対象物を含有するならば、分析対象物は標識抗体と反応する。捕捉ゾーンでは、第二の抗体がバンドに固定化され、分析対象物が存在する場合に粒子を捕捉する。色付きの試験ラインが形成する。また、第二の試薬バンドが捕捉ゾーンに固定化されて、対照ラインが粒子と反応して色を形成することを可能にする。試験システムが正しく作用している場合、患者試料中にhCGが存在しない場合でも、対照ラインの色は常に形成する。 Dry reagent devices often include multiple reagent layers to measure a single analyte. This variant allows the chemical reagent system to be placed in a separate reagent layer and allows for reaction separation steps such as chromatography and filtration. Immunochromatographic strips are constructed so that chemical reactions occur in separate layers of reagents. The CLINITEST® hCG strip test (Bayer) for human chorionic gonadotropin is an example of a dry reagent strip test with four reagent layers. The first layer at the tip of the strip is the layer for sample application and overlaps the next reagent layer to provide transfer of the patient sample (urine) to the first reagent zone. And the processed sample moves in the 3rd layer in which the reactant for coloring is fixed. This movement is driven by a fourth pad that absorbs excess sample. The chromatographic reaction occurs in a third layer, typically a nitrocellulose membrane, called the test or capture zone. In the first and second layers, the analyte specific antibody reacts with the analyte in the sample and is transferred to the nitrocellulose membrane by chromatography. The antibody is bound to colored latex particles as a label. If the sample contains the analyte, the analyte reacts with the labeled antibody. In the capture zone, the second antibody is immobilized on the band and captures the particles when the analyte is present. A colored test line is formed. A second reagent band is also immobilized in the capture zone, allowing the control line to react with the particles and form a color. If the test system is working correctly, the color of the control line will always form, even if no hCG is present in the patient sample.
全血グルコースストリップは、多くの場合、多数の試薬を使用して、色生成層を干渉する無傷の赤血球を捕らえる。一例は、色生成層の真上に配置された捕捉層を使用するGLUCOMETER Encore(登録商標)(Bayer)である。色は、ストリップの底部から透明な窓越しに読み取られる。他の設計は、試料が、捕捉層とは別の色生成層に移動することを可能にし、色はストリップの一番上から読み取られる。全血試験ストリップは、多くの場合、プラスチックカセットを使用して反応層を所定位置に保持する。また、多数の試薬層がフィルムスライド、たとえば、Eastman Kodak社によって開発されたEktachem分析装置(Vitros)とで使用される試薬系に適用されていた(1980)。スライドは、多数の分離層、展開及び色形成層を使用して色を増強することができるものであった。 Whole blood glucose strips often use multiple reagents to capture intact red blood cells that interfere with the color generation layer. An example is GLUCOMETER Encore® (Bayer), which uses a capture layer placed directly above the color generation layer. The color is read from the bottom of the strip through a transparent window. Other designs allow the sample to move to a color generation layer that is separate from the acquisition layer, and the color is read from the top of the strip. Whole blood test strips often use a plastic cassette to hold the reaction layer in place. Numerous reagent layers have also been applied to reagent systems used with film slides, such as the Ektachem analyzer (Vitros) developed by Eastman Kodak (1980). The slides were capable of enhancing color using multiple separation layers, development and color forming layers.
これらの乾燥試薬装置は廉価で使いやすいが、いくつかの制限をかかえている。たとえば、イムノアッセイは、機能するために成分の分離を要し、それは多くの場合、タンパク質結合によって達成される。試薬及び分析対象物の移動が、しばしば問題を提示し、不正確な結果をもたらす。層間の接続は、正確な結果を得るためには決定的に重要であり、多くの場合、これらの層の間の流体移行は制御しにくい。Greenquistの米国特許第4,806,311号によって記載されているような乾燥試薬フォーマットでは、分析対象物は、標識試薬と結合したのち、検出ゾーンに通され、そこで、標識試薬の量によって分析対象物の量が計測される。未反応の標識試薬は、試薬ゾーンの固定化された分析対象物によって固定化される。検出ゾーンに通される標識試薬−分析対象物は、検出ゾーンに固定化されることにより、逆方向に移動することはできない。 These dry reagent devices are inexpensive and easy to use, but have some limitations. For example, immunoassays require the separation of components to function, which is often accomplished by protein binding. The movement of reagents and analytes often presents problems and gives inaccurate results. The connection between the layers is critical for obtaining accurate results, and in many cases the fluid transfer between these layers is difficult to control. In a dry reagent format such as that described by Greenquist US Pat. No. 4,806,311 the analyte is combined with the labeling reagent and then passed through a detection zone where the analyte is analyzed by the amount of labeling reagent. The amount of objects is measured. Unreacted labeling reagent is immobilized by the immobilized analyte in the reagent zone. The labeled reagent-analyte passed through the detection zone cannot move in the reverse direction by being immobilized in the detection zone.
多層装置の組み立て及び製造は、完全に成功しているともいえない。たとえばEP0226465A2及び米国特許第3,992,159号では、試薬の層同士を分けるためにフィルムが使用されている。しかし、これらの装置は、フィルムの孔径、形状及び厚さの綿密な制御を要する。このような設計の一つの結果として、試薬をろ紙に配置することはできない。理由は、このようなろ紙は、明確に画定されたフィルムの孔構造又は均一な厚さに必要な均一な表面を有しないからである。しかし、ろ紙は、その不活性な性質及び高い吸水性のために多くの試薬の使用に大変適しているため、多層装置には望ましい。したがって、ろ紙がナイロンメッシュカバーとともに使用されてきた。このような装置は、試薬層間の表面接触に頼り、それが試薬を表面上で一つの層に混入させる。本発明は、この結果を回避し、試薬をそれらの所期の位置に維持する。 The assembly and manufacture of multilayer devices is not completely successful. For example, in EP 0226465A2 and US Pat. No. 3,992,159, a film is used to separate reagent layers. However, these devices require close control of the film pore size, shape and thickness. As a result of such a design, the reagent cannot be placed on the filter paper. The reason is that such filter paper does not have a well-defined film pore structure or uniform surface required for uniform thickness. However, filter paper is desirable for multilayer devices because it is well suited for the use of many reagents due to its inert nature and high water absorption. Therefore, filter paper has been used with nylon mesh covers. Such devices rely on surface contact between reagent layers, which mix reagents into one layer on the surface. The present invention avoids this result and maintains the reagents in their intended positions.
乾燥試薬系では非適合性の化学物質の数多くの例がある。たとえば、白血球試薬中の塩基は、プロテアーゼ基質の早期加水分解を生じさせる。潜血試薬中の鉄は、酸化還元色素指示薬の、色付き形態への早期酸化を生じさせるが、それはグルコース試薬中のヨウ素酸塩の存在の結果でもある。クレアチニンのための銅ベースの試験の場合、銅は、クレアチニンの非存在下ででも、テトラメチルベンジジンのような酸化還元指示薬を色付き形態に酸化させることができる。尿中の潜血の試験は、還元剤として作用して偽陰性結果を生じさせる、尿試料中のアスコルベートの存在によってゆがめられるおそれがあり、尿タンパク試験は、試験される尿試料中の緩衝剤の存在によって不正確になるおそれがある。尿中の白血球を測定するための乾燥試験装置は、尿試料中のタンパク質による干渉を受けることがあり、全血試験、たとえば血中グルコース及び血中CKMBは、赤血球によって生じる干渉をこうむる。一つの実施態様では、本発明は、乾燥試薬装置の、少なくとも一方が分析対象物の検出のための試薬を含有する二つの層を、水性ポリマー分散系と水溶性ポリマーとを含む、接着性を有する層を形成するためにキャスティングし、乾燥されたブレンドを含む試験流体透過性組成物で分けることにより、これらの問題を軽減するための手段を提供する。 There are numerous examples of chemicals that are incompatible with dry reagent systems. For example, bases in leukocyte reagents cause premature hydrolysis of protease substrates. Iron in the occult blood reagent causes premature oxidation of the redox dye indicator to a colored form, which is also a result of the presence of iodate in the glucose reagent. In the case of copper-based tests for creatinine, copper can oxidize redox indicators such as tetramethylbenzidine to colored forms even in the absence of creatinine. Urine occult blood testing can be distorted by the presence of ascorbate in the urine sample, which acts as a reducing agent and produces false negative results, and the urine protein test is a buffer in the urine sample being tested May be inaccurate due to the presence of Dry test devices for measuring white blood cells in urine may be subject to interference by proteins in urine samples, and whole blood tests such as blood glucose and blood CKMB suffer from interference caused by red blood cells. In one embodiment, the present invention provides adhesive properties, comprising two layers, at least one of which contains a reagent for detection of an analyte, an aqueous polymer dispersion and a water-soluble polymer. Casting to form a layer having and separating with a test fluid permeable composition comprising a dried blend provides a means to alleviate these problems.
これらの問題を扱うための以前の方法は、試薬を別個の重ねた層に分けることを含むものであった。しかし、別個の重ねた層の構造の使用に伴う問題がある。たとえば、一番上の層は、特定の干渉性化学物質及び/又は生化学物質を分別し続けながらも試料がその下の層に通過することを許すものでなければならない。たとえば、銅又は鉄のような金属は酸化還元指示薬から分別されるべきであり、塩基はプロテアーゼ基質から分別されるべきである。ヨウ素酸塩のような酸化剤及びアスコルベートのような反応体は、テトラメチルベンジジンのような酸化還元指示薬から分別されなければならない。 Previous methods for dealing with these problems involved dividing the reagent into separate layers. However, there are problems associated with the use of separate stacked layer structures. For example, the top layer should allow the sample to pass to the layer below it while continuing to separate certain interfering chemicals and / or biochemicals. For example, metals such as copper or iron should be separated from redox indicators and bases should be separated from protease substrates. Oxidants such as iodate and reactants such as ascorbate must be separated from redox indicators such as tetramethylbenzidine.
これらの問題は、装置の第一の層を通過し、本発明の透過性組成物を通過し、装置の第二の層に流れ込むときに干渉性物質を除去するように働く要素で、本発明の透過性組成物を誘導体化することによって効果的に扱われる。この多層フォーマットは、試薬層をいっしょに保持するために透過性の接着剤を要する。 These problems are factors that act to remove interfering substances as they pass through the first layer of the device, through the permeable composition of the present invention and into the second layer of the device. It is effectively handled by derivatizing the permeable composition. This multilayer format requires a permeable adhesive to hold the reagent layer together.
しかし、従来技術では、層間の接触は、反応体が、望むときに一つの層から隣接する層まで通過するのに不十分であったか、望まれないときに一つの層から別の層まで移動してしまうようなものであった。 However, in the prior art, the contact between the layers was insufficient for the reactants to pass from one layer to the adjacent layer when desired or moved from one layer to another when not desired. It was like that.
一体化した多層試薬装置中で二つの層を固着させるために使用することができる様々な拡散性接着剤組成物がある。Verbeckは、米国特許第3,993,451号で、接着剤を使用して試薬含有粒子を基材層に固着している。粒子は多孔質層で覆われていてもよく、試料に含まれる成分がその層を通過して試薬含有粒子に達してもよい。Verbeckによって発案された装置では、接着剤は、試薬層を検出層から分ける層としては使用されていない。さらには、固体粒子は、検出のために分析対象物との反応生成物の隣接層への動きに頼らない別個の検出ユニットを形成している。 There are a variety of diffusible adhesive compositions that can be used to bond the two layers in an integrated multilayer reagent device. Verbeck, US Pat. No. 3,993,451, uses an adhesive to secure reagent-containing particles to a substrate layer. The particles may be covered with a porous layer, and components contained in the sample may pass through the layer to reach the reagent-containing particles. In the device devised by Verbeck, the adhesive is not used as a layer separating the reagent layer from the detection layer. Furthermore, the solid particles form a separate detection unit that does not rely on movement of the reaction product with the analyte to the adjacent layer for detection.
特開平05−18959は、試薬層を固着するための接着剤としての、水中で膨潤しない疎水性ポリマーの使用を開示しており、特開平05−26875は、試薬層を固着するための接着剤としての、フッ素含有ポリマーを含む多孔質層の使用を開示している。これらの日本の系で使用されているポリマーは疎水性であり、したがって、層を通過する試料流体の速やかな移動を妨げる。速やかな試験のためには、試料流体が1秒未満で装置の層を通過すべきである。水溶性接着剤は、試料流体の速やかな移動を可能にするが、接着剤が溶解し始めると、層を分離させるであろう。 Japanese Patent Laid-Open No. 05-18959 discloses the use of a hydrophobic polymer that does not swell in water as an adhesive for fixing the reagent layer, and Japanese Patent Laid-Open No. 05-26875 is an adhesive for fixing the reagent layer. Discloses the use of a porous layer comprising a fluorine-containing polymer. The polymers used in these Japanese systems are hydrophobic and thus prevent rapid movement of sample fluid through the layers. For rapid testing, the sample fluid should pass through the layers of the device in less than 1 second. Water soluble adhesives allow for rapid movement of the sample fluid, but will cause the layers to separate as the adhesive begins to dissolve.
EP0226465A2では、液体が通過することができる開口を形成するために配置された接着剤によっていくつかの多孔質シートが接合されている多層分析装置が記載されている。接着剤そのものは液体を通すことはできず、そのため、代わりに開口が設けられたものである。その結果、利用可能なすべての面が有用とはならず、層間の接触は均一ではない。 EP 0226465 A2 describes a multilayer analyzer in which several porous sheets are joined by an adhesive arranged to form an opening through which liquid can pass. The adhesive itself cannot pass liquids, and therefore is provided with openings instead. As a result, not all available surfaces are useful and the contact between layers is not uniform.
また、上述したGreenquistの311号特許が、医療試験のための多層装置を開示している。概念は貴重であるが、実際には、多層装置は望まれるほど満足とはいえない。層は、隣接層の機能を干渉することなく所期の機能を奏しなければならない。同時に、試料流体は、結果を速やかに判定することができるよう、層を速やかに通過しなければならない。したがって、層は、試料流体の移動を制限することなく、独立して作用しなければならない。本発明者らは、以下、多層装置及びマイクロ流体装置で記載するようなこれらの問題を解決する。 The Greenquist No. 311 patent mentioned above discloses a multilayer device for medical testing. The concept is valuable, but in practice, multilayer devices are not as satisfactory as desired. The layer must perform its intended function without interfering with the function of the adjacent layer. At the same time, the sample fluid must pass quickly through the layers so that the results can be determined quickly. Thus, the layers must act independently without limiting sample fluid movement. We solve these problems as described below for multilayer devices and microfluidic devices.
米国特許第4,824,640号には、水溶性又は水膨潤性成分及び本質的に不溶性のフィルム形成成分からなる、分析試薬を含有するのに有用である透明な層が開示されている。米国特許第6,187,268号では、乾燥試薬層の上のオーバコートとして同様な層が使用されている。 U.S. Pat. No. 4,824,640 discloses a transparent layer that is useful for containing analytical reagents, consisting of a water-soluble or water-swellable component and an essentially insoluble film-forming component. In US Pat. No. 6,187,268, a similar layer is used as an overcoat over the dry reagent layer.
上記の種類の乾燥試薬ストリップが患者の近くで使用される唯一の試験方法ではない。多層乾燥試薬ストリップを上回る利点を有するマイクロ流体装置が開発されている。本発明者らにとって興味深い特定のマイクロ流体装置の一般原理が米国特許出願第10/082,415号に見られる。マイクロ流体装置は、小さな液体試料、たとえば血液及び尿を受けたのち、それらを、毛管通路によって相互接続されたチャンバに通して処理するように設計されている。チャンバは、所期の分析の必要に応じて試料中の成分と反応する試薬を含有することができる。多層試験ストリップに固有の難題を避けることができる。必要な反応は、試料又は試料の部分が、典型的には毛管力又は遠心力によって、一つのチャンバから別のチャンバに移されるにつれ、順次に起こることができる。したがって、以下にさらに詳細に記載するように、本発明は、多層乾燥試験ストリップに加え、マイクロ流体装置にも適用することができる。 The above types of dry reagent strips are not the only test method used near the patient. Microfluidic devices have been developed that have advantages over multilayer dry reagent strips. The general principles of certain microfluidic devices that are of interest to the inventors are found in US patent application Ser. No. 10 / 082,415. Microfluidic devices are designed to receive small liquid samples, such as blood and urine, and then process them through chambers interconnected by capillary passages. The chamber can contain reagents that react with the components in the sample as required for the intended analysis. The challenges inherent in multilayer test strips can be avoided. The necessary reactions can occur sequentially as the sample or part of the sample is transferred from one chamber to another, typically by capillary or centrifugal forces. Thus, as described in further detail below, the present invention can be applied to microfluidic devices in addition to multilayer dry test strips.
発明の概要
本発明は、吸収性層又は非吸収性層の間に配置された接着剤として作用することができる液体透過性層を含み、三つの層の少なくとも一つが試薬を含有する、液体試料中の分析対象物を検出する方法及び装置を含む。液体透過性の接着剤層は、流体試料の成分にとって透過性であり、接着剤として作用することができる層を形成するために、キャスティングし、乾燥させた、水性ポリマー分散系と水溶性ポリマーとのブレンドを含む。一つの実施態様では、液体透過性の接着剤層は、マイクロ流体、ストリップ又はカセット装置の試薬溜め中、少なくとも第一の吸収性層と第二の吸収性層との間に配置されている。層の少なくとも一つが分析対象物の検出のための試薬系を含有する。もう一つの実施態様では、液体透過性の接着剤層は、マイクロ流体チップ又はカセット装置の試薬溜め中、二つの非吸収性層の間に配置されている。さらに別の実施態様では、液体透過性層は、マイクロ流体チップ又はカセット装置の試薬溜め中、交互に重なる複数の吸収性層又は非吸収性層の間に配置されている。すべての実施態様で、吸収性層及び接着剤層は、試薬を含有することもできるし、含有しないこともできる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes a liquid sample comprising a liquid permeable layer capable of acting as an adhesive disposed between an absorbent layer or a non-absorbable layer, wherein at least one of the three layers contains a reagent. And a method and apparatus for detecting an analyte within. The liquid permeable adhesive layer is permeable to the components of the fluid sample and is cast and dried to form a layer that can act as an adhesive and an aqueous polymer dispersion and a water soluble polymer. Contains a blend of In one embodiment, the liquid permeable adhesive layer is disposed between at least the first absorbent layer and the second absorbent layer in the reagent reservoir of the microfluidic, strip or cassette device. At least one of the layers contains a reagent system for detection of the analyte. In another embodiment, a liquid permeable adhesive layer is disposed between two non-absorbable layers in a reagent reservoir of a microfluidic chip or cassette device. In yet another embodiment, the liquid permeable layer is disposed between a plurality of alternating absorbent or non-absorbable layers in the reagent reservoir of the microfluidic chip or cassette device. In all embodiments, the absorbent layer and the adhesive layer may or may not contain reagents.
水分散性ポリマーは、水溶性ポリマー、好ましくはポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン又はポリビニルアルコールと組み合わせた、アニオン性又はカチオン性のポリウレタン分散系、好ましくはアニオン性ポリウレタンであることができる。 The water dispersible polymer can be an anionic or cationic polyurethane dispersion, preferably an anionic polyurethane, in combination with a water soluble polymer, preferably polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone or polyvinyl alcohol.
本発明で使用される液体透過性組成物は、二つの吸収性又は非吸収性層の間に液透過性組成物を含むいくつかのタイプの多層装置を構築するために使用することができる。接着性を有する液体透過性組成物が別個の層をいっしょに保持する。装置を使用する人が試料流体との直接接触を避けることができるよう、一つの層は、プラスチック支持体のベース又はカバー、たとえばストリップのハンドル、カセット上部もしくは下部又はマイクロ流体装置カバーもしくはベースであることができる。接着剤組成物は透過性であるため、試薬及び流体試料の成分が一つの層から別の層まで流れることができる。 The liquid permeable composition used in the present invention can be used to construct several types of multilayer devices that include a liquid permeable composition between two absorbent or non-absorbent layers. The liquid permeable composition with adhesive holds the separate layers together. One layer is a plastic support base or cover, such as a strip handle, cassette top or bottom, or microfluidic device cover or base so that a person using the device can avoid direct contact with the sample fluid. be able to. Because the adhesive composition is permeable, reagents and fluid sample components can flow from one layer to another.
多層装置は、流体試料が第一の吸収性層に配置されると、それが、試料の成分と相互作用することなく、層の表面上で展開するように製造することができる。あるいはまた、第一の吸収性層が試料の干渉成分と反応して、計測される成分(分析対象物)が液体透過性層を通過して第二の吸収性層に達するようにすることもできる。あるいは、第一の吸収性層を分析対象物と反応させ、所定の場所で計測することもできるし、反応生成物が液体透過性層を通過して第二の吸収性層に達し、そこで検出されることもできる。第二の吸収性層は、接着剤層を通過した流体試料の成分を吸収し、保持することもできるし、第一の吸収性層から受けた分析対象物又は分析対象物の反応生成物と反応する試薬を含有することもできる。液体透過性層は、物理的分離による試料の成分の通過を防ぐように製造することができる。たとえば、分析対象物を通しながらも他の成分が第二の吸収性層に達することを防ぐことによって、分析対象物を濃縮するように作用することもできる。あるいはまた、液体透過性層は、試料成分の特定の成分と化学的に反応する試薬を含有することもできる。一つの実施態様では、液体透過性層は、試料の特定成分を通過させ、より濃縮された分析対象物を第一の吸収性層に残す。 The multi-layer device can be manufactured such that when a fluid sample is placed on the first absorbent layer, it deploys on the surface of the layer without interacting with the components of the sample. Alternatively, the first absorbent layer may react with the interference component of the sample so that the measured component (analyte) passes through the liquid permeable layer and reaches the second absorbent layer. it can. Alternatively, the first absorbent layer can be reacted with the analyte and measured at a given location, or the reaction product can pass through the liquid permeable layer to the second absorbent layer where it is detected. Can also be done. The second absorbent layer can absorb and retain the components of the fluid sample that have passed through the adhesive layer, and can also be the analyte or reaction product of the analyte received from the first absorbent layer. Reactive reagents can also be included. The liquid permeable layer can be manufactured to prevent the passage of sample components due to physical separation. For example, it may act to concentrate the analyte by preventing other components from reaching the second absorbent layer while passing through the analyte. Alternatively, the liquid permeable layer can contain reagents that react chemically with specific components of the sample components. In one embodiment, the liquid permeable layer passes certain components of the sample, leaving a more concentrated analyte in the first absorbent layer.
好ましい実施態様では、透過性接着剤層は、試料から緩衝及びアスコルベート干渉を排除するため、交換樹脂及びアスコルベートスカベンジャを含有することができる。カチオン交換樹脂としては、酸化性アニオン、たとえば臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸及びクロム酸イオンを有するもの又はポリスルホン酸、ポリカルボン酸もしくはポリホスホン酸を遷移金属酸化剤、たとえば鉄、コバルトもしくは銅とともに含有するものがある。透過性の接着剤層はまた、干渉性タンパク質又は抗体を試料から分別するためのタンパク質結合ポリマー及び試薬装置の不透明度又は反射挙動を調節するための充填材、たとえばTiO2又はBaSO4を含有することができる。適切なタンパク質結合ポリマーとしては、たとえば、正電荷を帯びたポリマー、たとえばポリアミン及びポリアミドならびに負の電荷を帯びたポリマー、たとえばポリスルホン酸、ポリカルボン酸及びポリホスホン酸がある。これらのポリマーは、接着剤配合に混入し、試薬層にコーティングすることにより、透過性層に組み込むことができる。 In a preferred embodiment, the permeable adhesive layer can contain exchange resins and ascorbate scavengers to eliminate buffer and ascorbate interference from the sample. Cation exchange resins include oxidizing anions such as those having bromic acid, iodic acid, periodic acid and chromate ions or polysulfonic acids, polycarboxylic acids or polyphosphonic acids together with transition metal oxidants such as iron, cobalt or copper There is something to contain. The permeable adhesive layer also contains a protein binding polymer to separate the interfering protein or antibody from the sample and a filler to adjust the opacity or reflection behavior of the reagent device, eg TiO 2 or BaSO 4 be able to. Suitable protein binding polymers include, for example, positively charged polymers such as polyamines and polyamides and negatively charged polymers such as polysulfonic acids, polycarboxylic acids and polyphosphonic acids. These polymers can be incorporated into the permeable layer by incorporating them into the adhesive formulation and coating the reagent layer.
マイクロ流体装置では、液体透過性組成物は、液体試料又はその成分だけ通過させるため、装置の溜めの中に配置することができる。一部の実施態様では、上記の多層装置は、マイクロ流体装置の試料溜めの中で機能するように適合させることもできる。他の実施態様では、液体透過性組成物は、試料溜めの入口又は出口に配置することもできるし、溜を満たすこともできる。そのような用途では、液体透過性組成物は、上記の多層ストリップにおけるように、さらなる反応に備えて試料を準備するため、試料中の成分と反応するための添加剤を含有することもできる。 In a microfluidic device, the liquid permeable composition can be placed in the reservoir of the device to pass only the liquid sample or its components. In some embodiments, the multilayer device described above can also be adapted to function in a sample reservoir of a microfluidic device. In other embodiments, the liquid permeable composition can be placed at the inlet or outlet of the sample reservoir or can fill the reservoir. In such applications, the liquid permeable composition can also contain additives for reacting with the components in the sample to prepare the sample for further reaction, as in the multilayer strip described above.
発明の詳細な説明
層材料
生物学的液体試料、特に血液及び尿の分析のための積層乾燥試薬ストリップ又はマイクロ流体チップでは、3種の一般的な材料が使用される。これら3種の材料は、実施される分析の要件に依存して、多くの設計に配することができる。これらの材料を概して吸収性材料、非吸収性材料及び透過性材料と呼ぶ。
Detailed Description of the Invention Layer Materials Three common materials are used in biological dry fluid samples, particularly in laminated dry reagent strips or microfluidic chips for analysis of blood and urine. These three materials can be placed in many designs depending on the requirements of the analysis being performed. These materials are generally referred to as absorbent materials, non-absorbable materials and permeable materials.
生物学的試料は一般に水性であり、そのため、吸収性層は、水性物質を吸収する能力を有する。したがって、吸収性層は一般に親水性と分類することができる。吸収性層に有用な材料としては、セルロース、ニトロセルロース、ナイロン、ガラス、多孔質ポリエチレン及びポリエステルがある。生物学的試料が吸収性層に配置されると、液体試料は、試料の量及び吸収性層に配置された試薬と試料との反応によって制限されながら、層の至る所に移動する。1種の試薬しか吸収性層に適用されていないならば、一貫した応答が得られるよう、試料を均一に分散させることが重要である。2種以上の試薬が吸収性層に適用されているならば、試料は、同時又は必要ならば順次に各試薬と接触しなければならない。試料の一部又は全部は、試料が配置された側とは反対の側に移動し、それにより、反対側の面で、元の液体試料の成分及び可動性の反応生成物を提供する。 Biological samples are generally aqueous, so that the absorbent layer has the ability to absorb aqueous materials. Thus, the absorbent layer can generally be classified as hydrophilic. Useful materials for the absorbent layer include cellulose, nitrocellulose, nylon, glass, porous polyethylene and polyester. When a biological sample is placed in the absorbent layer, the liquid sample moves through the layer, limited by the amount of sample and the reaction of the reagent placed in the absorbent layer with the sample. If only one reagent is applied to the absorbent layer, it is important to distribute the sample uniformly so that a consistent response is obtained. If more than one reagent is applied to the absorbent layer, the sample must be contacted with each reagent simultaneously or sequentially if necessary. Part or all of the sample moves to the side opposite to the side where the sample is located, thereby providing the components of the original liquid sample and mobile reaction products on the opposite side.
非吸収性層は、当然ながら、生物学的試料を吸収せず、往々にして疎水性であるが、たとえば非孔質プラスチックフィルムは、親水性かつ非吸収性であってもよい。通常、非吸収性層の表面に配置された試料は、試料と非吸収性層との間の界面エネルギーの差が許す程度に移動する。往々にして表面は疎水性であり、そのため、液体試料を層上の所定の領域に閉じ込めることができる。たとえば、試薬は、配置された非吸収性層上の区域に、試料の一部がそのような区域の間で移動することのないように適用することができる。 The non-absorbable layer, of course, does not absorb biological samples and is often hydrophobic, but for example non-porous plastic films may be hydrophilic and non-absorbable. Usually, the sample placed on the surface of the non-absorbing layer moves to the extent that the difference in interfacial energy between the sample and the non-absorbing layer allows. Often the surface is hydrophobic so that the liquid sample can be confined to a predetermined area on the layer. For example, the reagent can be applied to areas on the disposed non-absorbent layer such that a portion of the sample does not move between such areas.
透過性層は、液体を一つの層から別の層に伝達する能力を有するが、上記の吸収性層とは異なるやり方で伝達する。透過性層は多孔質ではなく、その組成は、液体が、実施される分析に依存する異なる速度で、通過して移動することができるように調節することができる。透過性層は、多くの用途では、隣接する吸収性又は非吸収性の層と密接し、そのため、液体試料又はその一部を、透過性層をはさんで別の隣接面に効率的に移すことができる。隣接層とのそのような密接性は、層間の接着を提供することができ、それは多層試験ストリップが組み立てられるとき又は透過性材料がマイクロ流体チップで使用されるとき、試薬含有層を所望の位置に固定するのに有利である。 The permeable layer has the ability to transfer liquid from one layer to another, but in a different manner than the absorbent layer described above. The permeable layer is not porous and its composition can be adjusted to allow the liquid to move through it at different rates depending on the analysis being performed. In many applications, a permeable layer is in intimate contact with an adjacent absorbing or non-absorbing layer, thus effectively transferring a liquid sample or a portion thereof to another adjacent surface across the permeable layer. be able to. Such close contact with adjacent layers can provide adhesion between the layers, which places the reagent-containing layer in the desired location when the multilayer test strip is assembled or when a permeable material is used in the microfluidic chip. It is advantageous to fix to.
多層装置
図1に示す一つの簡単な例では、流体試料中の分析対象物(すなわち、検出される物質)を検出するための多層装置は、流体試料を受けるための第一の吸収性層10、第一の吸収性層から試料の一部を受け、吸収するための第二の吸収性層12及び二つの吸収性層の間に配置され、それらの吸収性層をいっしょに保持するための接着剤として作用する液体透過性層14を含む。液体透過性層は、吸収性層をいっしょに結び付けるだけでなく、流体試料の成分と反応してそれらの通過を防ぐか、又は流体試料の成分の通過を物理的に阻止することができる。三つの層はハンドル16に取り付けられている。当業者には自明であるように、特定の分析を実施するために、必要に応じてさらなる吸収性層及び液体透過性層を加えてもよい。
Multilayer Device In one simple example shown in FIG. 1, a multilayer device for detecting an analyte (ie, a substance to be detected) in a fluid sample is a first
第一の吸収性層は可能性のある機能をいくつか有する。単に流体試料を吸収し、それを液体透過性層及び接着剤層の表面で展開することもできる。あるいはまた、試料の干渉成分と反応し、分析対象物を、第二の吸収性層へと液体透過性層を通過させることもできる。もう一つの代替として、第一の吸収性層が分析対象物と反応したのち、分析対象物を所定位置で計測するか、あるいは、反応生成物を、検出のために第二の吸収成層へと液体透過性層を通過させる。 The first absorbent layer has several possible functions. It is also possible to simply absorb the fluid sample and deploy it on the surface of the liquid permeable layer and the adhesive layer. Alternatively, the analyte can react with the interference component of the sample and pass the analyte through the liquid permeable layer to the second absorbent layer. As another alternative, after the first absorbent layer has reacted with the analyte, the analyte is measured in place, or the reaction product is passed to the second absorbent stratification for detection. Pass through the liquid permeable layer.
第二の吸収性層もまた、可能性のある機能をいくつか有する。液体透過性層を通過した試料の一部を吸収し、それにより、第一の吸収性層中の分析対象物を濃縮することができる。あるいはまた、分析対象物を含む試料の一部を受けたのち、分析対象物と反応して、計測される生成物を提供することもできる。もう一つの代替として、第二の吸収性層は、第一の吸収性層中で生成され、液体透過性層の通過によって濃縮された反応生成物を受けることもできる。 The second absorbent layer also has some potential functions. A portion of the sample that has passed through the liquid permeable layer can be absorbed, thereby concentrating the analyte in the first absorbent layer. Alternatively, after receiving a portion of the sample containing the analyte, it can react with the analyte to provide a product to be measured. As another alternative, the second absorbent layer may receive the reaction product produced in the first absorbent layer and concentrated by passage through the liquid permeable layer.
液体透過性層は、分析対象物を第二の吸収性層へと通過させ、他の成分を第二の吸収性層へと通過させないことにより、又は干渉成分を通過させて分析対象物を濃縮することにより、流体試料を物理的に分別することができる。他の用途では、液体透過性層は、試料の特定の成分と反応し、それによってそれらの成分を液体透過性層中にトラップすることもできる。あるいは、特定の成分と反応し、それによってそれらの成分の液体透過性層の通過を阻止することができる添加剤を含有することもできる。 The liquid permeable layer concentrates the analyte by allowing the analyte to pass through the second absorbent layer and not allowing other components to pass through the second absorbent layer, or by allowing interference components to pass through. By doing so, the fluid sample can be physically separated. In other applications, the liquid permeable layer may react with specific components of the sample, thereby trapping those components in the liquid permeable layer. Alternatively, it may contain additives that can react with certain components, thereby preventing the passage of those components through the liquid permeable layer.
当業者は、本発明の多層装置の機能についての、この幅広い記載が多くの具体的な代替用途にも当てはまり、それらの用途のいくつかは以下に論じるが、言及されない他の用途もまた、本発明の幅広い記載を逸することなく、潜在的に有用な分析法であるということを理解するであろう。 Those skilled in the art will appreciate that this broad description of the functionality of the multilayer device of the present invention also applies to many specific alternative applications, some of which are discussed below, but other applications not mentioned are also described in this document. It will be understood that this is a potentially useful analytical method without missing the broad description of the invention.
さらには、適宜、非吸収性層を多層装置に含めて対象の分析手法を実施してもよい。図2は一つの可能な設計を示す。第一の非吸収性層20が、第二の非吸収性層24との間で流体の流れを液体透過性層22に送るために使用され、液体透過性層が逆に、層20と24との間で液体接触を提供する。
Furthermore, the target analysis technique may be implemented by appropriately including a non-absorbable layer in the multilayer device. FIG. 2 shows one possible design. The first
マイクロ流体装置
本発明のもう一つの実施態様では、マイクロ流体装置が液体透過性組成物を乾燥試薬とともに使用する。マイクロ流体分析装置は「チップ」と呼ぶこともできる。これらは一般に小さく平坦であり、典型的には約1〜2インチ四方(25〜50mm四方)であるか、同様なサイズ(たとえば半径25〜120mm)のディスクである。マイクロ流体装置に供給される試料の量は小さい。たとえば、約0.3〜1.5μLしか含まない。試料液体を受ける溜めは、試料を容易に見ることができ、適切な器具によって計測することができるよう、比較的幅広く、浅い。溜めを相互接続する毛管通路は、幅が10〜500μm、好ましくは20〜100μmの範囲であり、その形状は、通路を形成するために使用される方法によって決まる。通路の最小の許容深さは、試料の性質によって決めることができる。深さは、少なくとも5μmであるべきであるが、全血が試料である場合、少なくとも20μmであるべきである。毛管のセグメントを使用して試料の所定量を画定するならば、毛管は、試薬溜めの間の通路よりも大きくてもよい。
Microfluidic device In another embodiment of the present invention, a microfluidic device uses a liquid permeable composition with a dry reagent. The microfluidic analyzer can also be called a “chip”. These are generally small and flat, typically about 1 to 2 inches square (25 to 50 mm square) or similar sized disks (eg, radius 25 to 120 mm). The amount of sample supplied to the microfluidic device is small. For example, it contains only about 0.3-1.5 μL. The reservoir that receives the sample liquid is relatively wide and shallow so that the sample can be easily viewed and measured with a suitable instrument. The capillary passages interconnecting the reservoirs range in width from 10 to 500 μm, preferably from 20 to 100 μm, and their shape depends on the method used to form the passages. The minimum allowable depth of the passage can be determined by the nature of the sample. The depth should be at least 5 μm, but should be at least 20 μm when whole blood is the sample. If capillary segments are used to define a predetermined amount of sample, the capillary may be larger than the passage between the reagent reservoirs.
毛管及び試料溜めを形成することができるいくつかの方法、たとえば射出成形、レーザ切除、ダイヤモンド練磨又はエンボス加工があるが、チップのコストを下げるために射出成形を使用することが好ましい。一般に、チップのベース部をカットして試料溜め及び毛管の所望のネットワークを形成したのち、ベースの上にトップ部を取り付けてチップを完成させる。 There are several ways in which capillaries and sample reservoirs can be formed, such as injection molding, laser ablation, diamond grinding or embossing, but it is preferable to use injection molding to reduce the cost of the chip. In general, the base portion of the chip is cut to form a sample reservoir and a desired network of capillaries, and then the top portion is attached on the base to complete the chip.
チップは、1回の使用ののち廃棄処分されることを意図している。したがって、可能な限り廉価であると同時に試薬及び分析される試料と適合性である材料で製造される。大部分の場合、チップは、プラスチック、たとえばポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート又はポリウレタンで製造されるが、代替的に、ケイ酸塩、ガラス、ロウ又は金属から製造することもできる。 The chip is intended to be disposed of after a single use. Thus, it is made of a material that is as inexpensive as possible and at the same time compatible with the reagents and sample to be analyzed. In most cases, the chip is made of plastic, such as polycarbonate, polystyrene, polyacrylate or polyurethane, but can alternatively be made of silicate, glass, wax or metal.
所与の通路について、液体と通路表面との相互作用が液体の移動に対して有意な影響を及ぼすこともあるし、及ぼさないこともある。通路の表面対容積比が大きい、すなわち断面積が小さい場合、液体と通路の壁との相互作用が非常に顕著になる。これは、約200μm未満の名目直径の通路に関して、液体試料及び壁の界面エネルギーに対して毛管力が優勢である場合に特に当てはまる。壁が液体で濡れている場合、液体は、外力を受けることなく通路中を移動する。逆に、壁が液体で濡れていない場合、液体は通路から抜けようとする。これらの一般的な傾向を利用すると、液体を通路中で移動させたり、異なる断面積を有する別の通路との接合部で移動を止めたりすることができる。液体が静止しているならば、力、たとえば遠心力を加えることによって動かすことができる。あるいはまた、異なる断面積又は界面エネルギーを有する通路同士の接合部で、必要な圧力差を誘発することができる、空気圧、真空、電気浸透、吸収材、さらなる毛管作用などをはじめとする他の手段を使用してもよい。通路が非常に小さい場合、毛管作用による力は、毛管ストッパに打ち勝たなければならない短い期間を除いて、外力を要することなく、毛管作用による力だけで液体を移動させることを可能にする。しかし、より小さな通路は本来、生物学的試料又は試薬の中の粒子による閉塞を受ける可能性がより高い。その結果、通路壁の界面エネルギーは、試験される試料流体、たとえば血液、尿などとの使用に関する要求に応じて調節される。これは、より融通の利く分析装置設計を可能にする。 For a given passage, the interaction between the liquid and the passage surface may or may not have a significant effect on the movement of the liquid. When the surface to volume ratio of the passage is large, that is, the cross-sectional area is small, the interaction between the liquid and the walls of the passage becomes very significant. This is especially true when the capillary force prevails over the liquid sample and wall interface energy for passages with a nominal diameter of less than about 200 μm. When the wall is wet with liquid, the liquid moves in the passage without receiving external force. Conversely, if the wall is not wet with liquid, the liquid will try to escape from the passage. Utilizing these general trends, liquid can be moved in a passage or stopped at a junction with another passage having a different cross-sectional area. If the liquid is stationary, it can be moved by applying a force, such as a centrifugal force. Alternatively, other means, including air pressure, vacuum, electroosmosis, absorbents, further capillary action, etc., that can induce the required pressure differential at the junction between passages with different cross-sectional areas or interfacial energy May be used. If the passage is very small, the force due to the capillary action allows the liquid to be moved only by the force due to the capillary action without the need for an external force, except for a short period of time when the capillary stopper must be overcome. However, smaller passages are inherently more likely to be blocked by particles in biological samples or reagents. As a result, the interfacial energy of the passage walls is adjusted according to the requirements for use with the sample fluid being tested, such as blood, urine and the like. This allows for more flexible analyzer design.
毛管通路は、液体試料又は試薬によって固体面に形成される接触角に関して定義される疎水性又は親水性のいずれかに調節することができる。通常、表面は、接触角が90°未満であるならば親水性とみなされ、接触角が90°よりも大きいならば疎水性とみなされる。好ましくは、プラズマ重合が通路表面で実施される。本発明の分析装置はまた、毛管壁の界面エネルギーを制御するために使用される他の方法、たとえば親水性又は疎水性材料のコーティング、グラフト又はコロナ処理によって製造することもできる。所期の試料流体との使用に備えて毛管壁の界面エネルギー、すなわち親水性又は疎水性の程度を調節することが好ましい。たとえば、疎水性通路の壁への沈着物を防ぐため、又は液体が通路中に残らないことを保証するためにである。 The capillary passage can be adjusted to either hydrophobic or hydrophilic as defined with respect to the contact angle formed on the solid surface by the liquid sample or reagent. Usually, a surface is considered hydrophilic if the contact angle is less than 90 ° and hydrophobic if the contact angle is greater than 90 °. Preferably, plasma polymerization is performed on the passage surface. The analytical device of the present invention can also be manufactured by other methods used to control the interfacial energy of the capillary wall, such as coating, grafting or corona treatment of hydrophilic or hydrophobic materials. It is preferable to adjust the interfacial energy of the capillary wall, ie, the degree of hydrophilicity or hydrophobicity, for use with the intended sample fluid. For example, to prevent deposits on the walls of the hydrophobic passage or to ensure that no liquid remains in the passage.
毛管路を通過する液体の移動は、その名が示すように液体が毛管路を通過して流れることを防ぐ毛管ストッパによって阻止することができる。毛管通路が親水性であり、液体の流れを促進するならば、疎水性の毛管ストッパ、すなわち、疎水性の壁を有する小さめの通路を使用することができる。小さなサイズと非湿潤性の壁との組み合わせが液体の浸入に対抗する表面張力を生じさせるため、液体は疎水性ストッパを通過することができない。あるいはまた、毛管が疎水性であるならば、試料溜めと毛管との間にストッパは必要ない。試料溜め中の液体は、液体によって対抗する表面張力に打ち勝ち、液体を疎水性通路に通過させるのに十分な力、たとえば遠心力が加えられるまでは、毛管に入ることを阻止される。液体の流れを開始させるには遠心力があればよい。ひとたび疎水性通路の壁が液体と完全に接触すると、液体の存在が疎水性面に関連するエネルギー障壁を下げるため、対抗力は減少する。その結果、液体は、流れるためにもはや遠心力を要しない。必要ではないが、場合によっては、速やかな分析を促進するため、液体が毛管通路を通って流れる間、遠心力を加え続けることが好都合であるかもしれない。 Movement of the liquid through the capillary channel can be blocked by a capillary stopper that prevents the liquid from flowing through the capillary channel, as the name implies. If the capillary passage is hydrophilic and facilitates liquid flow, a hydrophobic capillary stopper, i.e. a smaller passage with hydrophobic walls, can be used. Because the combination of small size and non-wetting walls creates a surface tension that opposes liquid penetration, the liquid cannot pass through the hydrophobic stopper. Alternatively, if the capillary is hydrophobic, no stopper is required between the sample reservoir and the capillary. The liquid in the sample reservoir overcomes the surface tension countered by the liquid and is prevented from entering the capillary until sufficient force, such as centrifugal force, is applied to pass the liquid through the hydrophobic passage. Centrifugal force is sufficient to start the liquid flow. Once the walls of the hydrophobic passage are in full contact with the liquid, the counter force is reduced because the presence of the liquid lowers the energy barrier associated with the hydrophobic surface. As a result, the liquid no longer requires centrifugal force to flow. Although not necessary, in some cases it may be advantageous to continue to apply centrifugal force as the liquid flows through the capillary passage to facilitate rapid analysis.
毛管通路が親水性であるとき、試料流体(水性であると仮定する)は当然、さらなる力を要することなく、毛管を通って流れる。毛管ストッパが必要である場合、一つの代替方法は、上記のようにストッパとして働くことができる狭めの疎水性区分を使用することである。毛管が親水性であるとしても親水性ストッパを使用することもできる。このようなストッパの一つは毛管よりも幅広く、したがって、液体の表面張力が、液体の流れを促進する低めの力を生成する。毛管と幅広のストッパとの間の幅の差が十分であるならば、液体は、毛管ストッパへの入口で停止する。液体は、最終的にはストッパの親水性壁に沿って浸入するが、適切な形状設計により、壁が親水性であるとしてもストッパが効果的になるようこの動きを十分に遅らせることができることがわかった。あるいはまた、親水性ストッパは、通路を突然狭くして、液体が、適切な力、たとえば遠心力が加えられるまで、その狭い通路を流れないようにする結果であることもできる。 When the capillary passage is hydrophilic, the sample fluid (assumed to be aqueous) naturally flows through the capillary without requiring additional force. If a capillary stopper is required, one alternative is to use a narrow hydrophobic section that can act as a stopper as described above. Even if the capillary is hydrophilic, a hydrophilic stopper can be used. One such stopper is wider than the capillary, so the surface tension of the liquid creates a lower force that promotes the flow of the liquid. If the difference in width between the capillary and the wide stopper is sufficient, the liquid stops at the entrance to the capillary stopper. The liquid eventually penetrates along the hydrophilic wall of the stopper, but with proper shape design, this movement can be sufficiently delayed so that the stopper is effective even if the wall is hydrophilic. all right. Alternatively, the hydrophilic stopper can result in a sudden narrowing of the passage so that liquid does not flow through the narrow passage until an appropriate force, such as centrifugal force, is applied.
マイクロ流体装置は、上記の多層ストリップを用いて、現在実施されている種の分析を実施するために、多くの方法で設計することができる。あるいはまた、試料溜めがマイクロ流体装置中で分けられているため、液体試料中の成分又は分析を実施するために使用される試薬の間の望ましくない相互作用を最小限にすることが可能である。場合によっては、溜めは、分析法の1工程を実施するための1種の試薬を含有する。しかし、本発明では、液体透過性組成物を、多様な方法で使用することができ、そのいくつかは多層のアプリケーションの場合と類似している。たとえば、図3に示すように、液体透過性組成物32は、一つの溜めの中で二つの乾燥試薬30及び34の間に配置してもよい。液体試料が傾斜路36を駆け上がって流れ、3層試薬と接触し、同時に試薬溜め中の空気が通気孔38からパージされる。あるいはまた、液体透過性組成物を試料溜めの入口又は出口に配置して、ろ過機能を実行する、すなわち、試料が試薬に達する前に試料の一部の成分を除去することもできる。さらには、望むならば、試料溜め全体を液体透過性組成物で満たしてもよい。他の可能なアプリケーションとしては、毛管に液体透過性組成物を充填するアプリケーションならびに装置の内側に接着するための接着剤のための吸収性及び/又は非吸収性材料のさらなる層を加えるアプリケーションがある。たとえば、溜めは、非常に薄い10枚の層を各層の間に透過性接着剤をはさみながら含むことができる。試料の流れは、吸収性材料及び非吸収性材料の配置によって各層の所定の区域に向けることができる。接着性は、組成物が所定位置にとどまることを保証して、試料がそれをバイパスするようにしうる動きを回避するのに有用である。
Microfluidic devices can be designed in a number of ways to perform the kind of analysis currently being performed using the multilayer strips described above. Alternatively, because the sample reservoir is divided in the microfluidic device, it is possible to minimize undesirable interactions between components in the liquid sample or reagents used to perform the analysis. . In some cases, the reservoir contains one reagent for performing one step of the analytical method. However, in the present invention, the liquid permeable composition can be used in a variety of ways, some of which are similar to those in multilayer applications. For example, as shown in FIG. 3, the liquid
液体透過性接着剤組成物
本発明に有用な液体透過性組成物の基本要素は、水性ポリマー分散系及び水溶性ポリマーを含む。組成物の透過性は、ポリマー分散系と水溶性成分との比率を変えることによって調節することができる。通常、この比率は重量ベースで50:1〜1:1であり、10:1〜5:1でフィルム形成ポリマー分散系が過剰な比率が好ましい。水分散性ポリマーの増大は膜の透過性を高め、それは、より高速の流れが望まれる場合に望ましい。逆に、より大きな接触、ひいては試薬のより多くの混合が望まれる場合、水溶性ポリマーの濃度を高めると、膜の透過性が低下する。診断用乾燥試薬試験装置では、流体試料中に存在する成分を、装置の試薬層をいっしょに結び付ける透過性層に浸透させる。マイクロ流体装置では、液体透過性組成物は、同様な機能を有するが、乾燥試薬と常には接触しないかもしれない。
Liquid Permeable Adhesive Composition The basic elements of a liquid permeable composition useful in the present invention include an aqueous polymer dispersion and a water soluble polymer. The permeability of the composition can be adjusted by changing the ratio of the polymer dispersion to the water soluble component. Usually this ratio is 50: 1 to 1: 1 on a weight basis, with a ratio of 10: 1 to 5: 1 being excessive in film-forming polymer dispersion. Increasing the water dispersible polymer increases the permeability of the membrane, which is desirable when higher flow rates are desired. Conversely, if greater contact, and thus more mixing of reagents, is desired, increasing the concentration of the water-soluble polymer decreases the membrane permeability. In a dry diagnostic reagent testing device, components present in a fluid sample are infiltrated into a permeable layer that ties together the reagent layers of the device. In microfluidic devices, the liquid permeable composition has a similar function but may not always come into contact with the dry reagent.
ポリウレタン分散系が、その接着性、可撓性及び多様な構造のために、分散性ポリマーとしての使用に好ましい。ジイソシアネートと等量の二官能性アルコールとの反応が簡単な直鎖状ポリウレタンを提供する。これらの生成物は、コーティング、塗料及びエラストマーの製造で使用するのには適さない。しかし、まず簡単なグリコール類をジカルボン酸と重縮合反応で反応させて長鎖ポリエステル−ジオール類を形成し、続いて、一般に300〜2000の平均分子量を有するこれらの生成物をジイソシアネート類と反応させて、その結果、高分子量ポリエステルウレタンが形成する。ポリウレタン分散系は、1972年以来、商業的に重要である。ポリウレタンイオノマーは、水性二相系の調製に構造的に適している。主として疎水性の鎖セグメントの間に親水性イオン部位を有するこれらのポリマーは、自己分散性であり、好ましい条件の下では、分散剤の非存在下でも、剪断力の影響を受けることなく、水中で安定な分散系を形成する。本発明で使用するのに好ましいアニオン性ポリウレタン、たとえばBayhdrol DLNを得るためには、カルボン酸又はスルホネート基を有するジオール類を導入したのち、酸基をたとえば第三級アミン類で中和する。これらの化合物は水溶性であるため、スルホネート基は普通、ジアミノアルカンスルホネートを介して構築される。得られるポリウレタン樹脂は、機械的及び化学的安定性ならびに良好なフィルム形成接着性を提供するイオン性基を構築している。 Polyurethane dispersions are preferred for use as dispersible polymers because of their adhesion, flexibility and diverse structures. Provided is a linear polyurethane in which a reaction between a diisocyanate and an equivalent amount of a difunctional alcohol is simple. These products are not suitable for use in the production of coatings, paints and elastomers. However, first a simple glycol is reacted with a dicarboxylic acid in a polycondensation reaction to form long chain polyester-diols, followed by reaction of these products, generally having an average molecular weight of 300-2000, with diisocyanates. As a result, a high molecular weight polyester urethane is formed. Polyurethane dispersions have been commercially important since 1972. Polyurethane ionomers are structurally suitable for the preparation of aqueous two-phase systems. These polymers with hydrophilic ionic sites between predominantly hydrophobic chain segments are self-dispersing and, under favorable conditions, are not affected by shear forces, even in the absence of dispersants. To form a stable dispersion. In order to obtain a preferred anionic polyurethane for use in the present invention, such as Bayhdrol DLN, diols having carboxylic acid or sulfonate groups are introduced and then the acid groups are neutralized with, for example, tertiary amines. Because these compounds are water soluble, the sulfonate group is usually constructed via diaminoalkane sulfonate. The resulting polyurethane resin builds ionic groups that provide mechanical and chemical stability and good film-forming adhesion.
カチオン性ポリウレタン分散系、たとえばStockhausen Chemical社のPraestol E 150もまた、液体透過性組成物を形成するのに使用することができる。カチオン性ポリウレタンを調製する方法の一つは、ジブロミドとジアミンとの反応による方法である。これらの成分の一つが長鎖ポリエステルセグメントを含有する場合、イオノマーが得られる。あるいはまた、まず第三級窒素含有ポリウレタンを調製し、次いで第二工程で窒素原子を第四級化することにより、ポリアンモニウムポリウレタンを調製することもできる。ポリエーテルベースのNCOプレポリマーから出発して、セグメント化第四級ポリウレタンが得られる。 Cationic polyurethane dispersions such as Praestol E 150 from Stockhausen Chemical can also be used to form liquid permeable compositions. One method of preparing the cationic polyurethane is by a reaction of dibromide and diamine. If one of these components contains a long chain polyester segment, an ionomer is obtained. Alternatively, a polyammonium polyurethane can also be prepared by first preparing a tertiary nitrogen-containing polyurethane and then quaternizing nitrogen atoms in the second step. Starting from polyether-based NCO prepolymers, segmented quaternary polyurethanes are obtained.
ポリウレタンイオノマーのもっとも重要な性質は、特定の条件の下、水中で自然に安定な分散液を形成して、不連続ポリウレタン層が連続した水相中に分散している、二成分コロイド系を提供する能力である。分散ポリウレタン粒子の直径は、約10〜5000nmで変化することができる。イオン性であり、イオン基がスルホネート、カルボキシレート又はアンモニウム基であるポリウレタン分散系が特に適当である。 The most important property of polyurethane ionomers is to provide a two-component colloidal system in which a discontinuous polyurethane layer is dispersed in a continuous aqueous phase by forming a naturally stable dispersion in water under certain conditions. Is the ability to The diameter of the dispersed polyurethane particles can vary from about 10 to 5000 nm. Particularly suitable are polyurethane dispersions which are ionic and whose ionic groups are sulfonate, carboxylate or ammonium groups.
本発明で使用するのに同じく適しているものは、他のフィルム形成ポリマー分散系、たとえば、ポリビニル又はポリアクリル化合物、たとえばポリビニルアセテート又はポリアクリレートによって形成されるもの、ビニルコポリマー、ポリスチレンスルホン酸、ポリアミド及びそれらの混合物である。ポリマー分散系を水溶性ポリマーと合わせることにより、膨潤性のネットワーク状ウェブを生成するマトリックスが形成される。ウェブが密になるほど細孔は小さくなり、マトリックス中の試験流体の流れは遅くなる。 Also suitable for use in the present invention are other film-forming polymer dispersions such as those formed by polyvinyl or polyacrylic compounds such as polyvinyl acetate or polyacrylate, vinyl copolymers, polystyrene sulfonic acids, polyamides And mixtures thereof. Combining the polymer dispersion with the water-soluble polymer forms a matrix that produces a swellable networked web. The denser the web, the smaller the pores and the slower the flow of test fluid in the matrix.
水溶性ポリマーとしては、公知のポリマー、たとえばポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、セルロースエーテル類、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ビニルアルコールと酢酸ビニルとのコポリマー、ゼラチン、アガロース、アルギネート及びポリビニルピロリドンが適切である。この第二のポリマー成分は、水を吸収することによって膨潤する性質のため、膨潤成分と呼ばれることもある。ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン及びポリビニルアルコールが好ましい。これらのポリマーは、水溶性であり、水性ポリマー分散液と混和性である限り、分子量が大きく異なることができる。分子量300,000〜900,000g/molのポリエチレンオキシド及び分子量30,000〜60,000g/molのポリビニルピロリドンが特に適切である。ポリマー分散系と混和性であり、試験に特定の試薬、たとえば緩衝剤、指示薬、酵素及び抗体の配合を可能にする限り、水溶性ポリマーの分子量は決定的に重要ではない。完成したフィルムは、試験流体にとって透過性であるよう、膨潤性であるべきである。 As the water-soluble polymer, known polymers such as polyacrylamide, polyacrylic acid, cellulose ethers, polyethyleneimine, polyvinyl alcohol, copolymers of vinyl alcohol and vinyl acetate, gelatin, agarose, alginate and polyvinylpyrrolidone are suitable. This second polymer component is sometimes called a swelling component because of its property of swelling by absorbing water. Polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl alcohol are preferred. These polymers are water soluble and can vary greatly in molecular weight as long as they are miscible with the aqueous polymer dispersion. Polyethylene oxide having a molecular weight of 300,000 to 900,000 g / mol and polyvinylpyrrolidone having a molecular weight of 30,000 to 60,000 g / mol are particularly suitable. The molecular weight of the water-soluble polymer is not critical as long as it is miscible with the polymer dispersion and allows the incorporation of specific reagents such as buffers, indicators, enzymes and antibodies for testing. The finished film should be swellable so that it is permeable to the test fluid.
ポリマーは、以下の実施例におけるように、ディスペンサの使用によって乾燥試薬装置又はマイクロ流体チップに適用するのに備えて溶媒(好ましくは水性)に分散/溶解させる。好ましい水性キャスティング溶液では、水性ポリマー分散系を第二のポリマーの水溶液と混合する。たとえば、ポリ酢酸ビニル分散系をセルロースエーテル類と、ポリウレタン分散系をポリビニルアルコールと、ポリウレタン分散系をゼラチンと、又はポリウレタン分散系をポリビニルピロリドンと混合する。通常、界面活性剤を配合に加えて、その延展性を高め、増粘剤、たとえばシリカゲルを加えて、配合物を、表面に展開させやすくする粘稠度まで増粘させる。そして、Myerロッドアプリケータ又は拭き取りフィルムスプレッダによって配合物を乾燥試薬装置又はマイクロ流体チップの表面に適用し、乾燥させて溶媒を除去する。透過性膜の典型的な乾燥厚さは1〜100ミル(0.0254〜2.54mm)の範囲である。 The polymer is dispersed / dissolved in a solvent (preferably aqueous) for application to a dry reagent device or microfluidic chip by use of a dispenser, as in the examples below. In a preferred aqueous casting solution, the aqueous polymer dispersion is mixed with an aqueous solution of the second polymer. For example, a polyvinyl acetate dispersion is mixed with cellulose ethers, a polyurethane dispersion is mixed with polyvinyl alcohol, a polyurethane dispersion is mixed with gelatin, or a polyurethane dispersion is mixed with polyvinylpyrrolidone. Typically, a surfactant is added to the formulation to increase its spreadability and a thickener, such as silica gel, is added to thicken the formulation to a consistency that facilitates deployment on the surface. The formulation is then applied to the surface of the dry reagent device or microfluidic chip with a Myer rod applicator or wiping film spreader and dried to remove the solvent. Typical dry thicknesses for permeable membranes range from 1 to 100 mils (0.0254 to 2.54 mm).
液体透過性組成物の使用
尿中の白血球の試験におけるタンパク質の干渉は、タンパク質が液体透過性組成物に付着し、試薬を通過しないことによって軽減される。尿タンパク質の試験における緩衝剤の干渉は、液体透過性組成物に付着する(イオン対合)か、中和される(プロトン交換)ことによって減らされ、その結果、緩衝剤が試薬と接触しないか、試薬のpHに適合する非干渉形態に変えられる。装置は、二つの別個の試薬層を、一つは銅とともに、他方は酸化還元指示薬とともに保持するように製造することができるため、非適合性の化学物質の存在による、尿クレアチニンを試験するための試薬の不安定性は、液体透過性組成物によって軽減される。銅は、それが流体試料と接触するまで、酸化還元指示薬から分離した状態に維持される。試料がクレアチンを供給して銅と結合させ、銅が上層から解放され、酸化還元指示薬と混合する。
Use of Liquid Permeable Compositions Protein interference in the testing of urine leukocytes is mitigated by the protein adhering to the liquid permeable composition and not passing through the reagent. Buffer interference in urine protein testing is reduced by adhering to the liquid permeable composition (ion pairing) or neutralizing (proton exchange), so that the buffer does not come into contact with the reagent. To a non-interfering form that is compatible with the pH of the reagent. The device can be manufactured to hold two separate reagent layers, one with copper and the other with a redox indicator, so to test urine creatinine due to the presence of incompatible chemicals The instability of these reagents is mitigated by the liquid permeable composition. The copper is kept separate from the redox indicator until it contacts the fluid sample. The sample supplies creatine to bind with copper, which is released from the upper layer and mixed with the redox indicator.
尿潜血試験に対するアスコルベート干渉は、アスコルベートスカベンジャ、たとえばポリマーに結合したアスコルベートを酸化させることができる金属を液体透過性組成物に配合することにより、軽減することができる。ポリマー結合金属アスコルベートスカベンジャは、米国特許第5,079,140号に記載されている。他の酸化剤、たとえばヨウ素酸塩及び過硫酸塩を透過性組成物の中に固定化して、アスコルベートスカベンジャとして働かせることもできる。 Ascorbate interference to the urine occult blood test can be mitigated by incorporating into the liquid permeable composition an ascorbate scavenger, such as a metal capable of oxidizing ascorbate bound to the polymer. Polymer bonded metal ascorbate scavengers are described in US Pat. No. 5,079,140. Other oxidizing agents such as iodate and persulfate can be immobilized in the permeable composition to act as an ascorbate scavenger.
液体透過性組成物は、免疫フォーマットとともに有利に使用して、様々な分析対象物の高感度試験を提供することができる。たとえば、多層装置で使用するための透明膜は、その中に含まれる固定化抗結合標識抗体とで調製することができる。典型的には、この抗体は、ポリマーブレンドを試薬装置上にキャスティングする前に、それをより大きな実体、たとえば、膜を形成するポリマーブレンドに配合されるラテックス粒子に付着させることにより、膜の中で固定化される。したがって、抗分析対象物の抗体上の結合標識が、フルオレセイン構造を有する場合(たとえばフルオレセインイソチオシアネート(FITC)の場合)、抗FITCを透過性膜中に散在させて、FITCで標識された抗分析対象物抗体を捕捉することができる。加えて、ペルオキシダーゼで標識した抗分析対象物抗体を膜に配合して、試験流体が膜の中を流れるとき、そこに含まれる分析対象物が、結合した抗分析対象物抗体及びペルオキシダーゼ標識抗分析対象物抗体と結合して、膜に付着したサンドイッチを形成し、それにより、ペルオキシダーゼが、過酸化物及び酸化還元色素を含有する試薬層に達し、色応答を提供してしまうことを防ぐ。この実施態様では、分析対象物、ペルオキシダーゼ、過酸化物及び酸化還元色素の相互作用によって生じる応答は、流体試料中の分析対象物の濃度に反比例する。 Liquid permeable compositions can be advantageously used with immune formats to provide high sensitivity testing of various analytes. For example, a transparent membrane for use in a multilayer device can be prepared with an immobilized anti-binding labeled antibody contained therein. Typically, the antibody is incorporated into the membrane by attaching it to a larger entity, e.g., latex particles that are incorporated into the polymer blend to form the membrane, before casting the polymer blend onto a reagent device. It is fixed with. Thus, if the binding label on the anti-analyte antibody has a fluorescein structure (eg, fluorescein isothiocyanate (FITC)), anti-FITC is dispersed in the permeable membrane and the anti-analysis labeled with FITC The target antibody can be captured. In addition, peroxidase-labeled anti-analyte antibody is formulated into the membrane and when the test fluid flows through the membrane, the analyte contained therein is bound to the anti-analyte antibody and peroxidase-labeled anti-analysis. Binds to the target antibody to form a sandwich attached to the membrane, thereby preventing peroxidase from reaching the reagent layer containing the peroxide and redox dye and providing a color response. In this embodiment, the response produced by the interaction of the analyte, peroxidase, peroxide and redox dye is inversely proportional to the concentration of the analyte in the fluid sample.
より一般的に、本発明の多層又はマイクロ流体装置での使用を見いだすことができる試薬の非限定的な例は以下を含む。 More generally, non-limiting examples of reagents that can find use in the multilayer or microfluidic devices of the present invention include:
・流体試料を受ける第一の吸収性層中の分析対象物との反応のための試薬としては、臨床試験で一般に使用される酵素、たとえばオキシダーゼ、レダクターゼ及びプロテアーゼ、分析対象物が切り離し可能な化学物質に転換される結合試験及び反応で使用されるような親和性結合剤、たとえば抗体、核酸、抗原及びタンパク質がある。 Reagents for reaction with the analyte in the first absorbent layer that receives the fluid sample include enzymes commonly used in clinical trials, such as oxidases, reductases and proteases, and chemistry that allows the analyte to be detached. There are affinity binders such as antibodies, nucleic acids, antigens and proteins, such as those used in binding tests and reactions that are converted to substances.
・流体試料の干渉成分との反応のための試薬としては、干渉物質を代謝するための酵素、干渉物質を非反応性形態に転換するための反応体及び干渉物質を捕らえるための結合剤がある。 -Reagents for reaction with interfering components of fluid samples include enzymes for metabolizing interfering substances, reactants for converting interfering substances into non-reactive forms, and binders for capturing interfering substances .
・第二の吸収性層中の分析対象物との反応のための試薬としては、分析対象物に応答してシグナルを発する指示薬及びシグナル増幅のための酵素又は反応体がある。 Reagents for reaction with the analyte in the second absorbent layer include indicators that emit signals in response to the analyte and enzymes or reactants for signal amplification.
・第一の吸収性層で反応し、接着剤層を通過してきた、第二の吸収性層中の分析対象物との反応のための試薬としては、臨床試験で使用される酵素ならびに分析対象物の一部が切り離される結合試験及び反応で使用される親和性結合剤がある。 -Reagents for reaction with the analyte in the second absorbent layer that reacted in the first absorbent layer and passed through the adhesive layer include enzymes used in clinical trials and analytes There are affinity binders used in binding tests and reactions in which a portion of the object is cleaved.
・前記試料の成分と反応することができる液体透過性組成物への添加剤としては、干渉物質を除去する、又はシグナルを発するための親和性結合剤又は酵素がある。 Additives to the liquid permeable composition that can react with the components of the sample include affinity binders or enzymes to remove interfering substances or emit signals.
以下、本発明の代替態様を例示する五つの実施例を提供するが、本発明をこれらの実施例に限定する意図はない。一つの実施例では、ろ紙の層を、検出される分析対象物のための試薬溶液で処理する。そして、処理したろ紙を、本発明の接着剤層でコーティングし、未処理のろ紙の第二の層を足し、分析対象物と反応し、接着剤層の中を移動して未処理のろ紙に入る試薬を濃縮するように作用することができる。第二の実施例では、接着剤層は、干渉化合物が接着剤層を通過して試薬層へと移動することを防ぐ物質を含む。第三の実施例は、分析対象物のための試薬を含む上層を含む。分析対象物と試薬との反応の生成物は、接着剤層を通過し、下層で検出される。 The following provide five examples illustrating alternative embodiments of the present invention, but are not intended to limit the present invention to these examples. In one embodiment, the filter paper layer is treated with a reagent solution for the analyte to be detected. Then, the treated filter paper is coated with the adhesive layer of the present invention, the second layer of untreated filter paper is added, reacts with the analyte, and moves through the adhesive layer to become untreated filter paper. It can act to concentrate incoming reagents. In a second embodiment, the adhesive layer includes a substance that prevents interference compounds from passing through the adhesive layer and into the reagent layer. A third example includes an upper layer containing reagents for the analyte. The product of the reaction between the analyte and the reagent passes through the adhesive layer and is detected in the lower layer.
実施例I
拡散性接着剤は以下のようにして調製した。
(1)50mM一塩基性リン酸緩衝剤(Fisher、pH7.0)75g及びPluronic P75界面活性剤(BASF)0.5gを250mlのスチールビーカーに加えた。次いで、ゆっくり攪拌しながら、オクタノール0.3g、続いてAerosil 200シリカゲル(DeGussa社)5.0gをビーカーに加えた。攪拌速度を数分間、約2000rpmに高めて、ビーカーの中身について完全な分散を達成した。
Example I
The diffusible adhesive was prepared as follows.
(1) 75 g of 50 mM monobasic phosphate buffer (Fisher, pH 7.0) and 0.5 g of Pluronic P75 surfactant (BASF) were added to a 250 ml steel beaker. Next, 0.3 g of octanol and then 5.0 g of Aerosil 200 silica gel (DeGussa) were added to the beaker with slow stirring. Agitation speed was increased to about 2000 rpm for several minutes to achieve complete dispersion of the contents of the beaker.
(2)攪拌を約15分継続する間、Bayhydrol D-762(Bayer社のポリエステルポリウレタン樹脂)の40%水溶液40.25gを加え、続いてm.w.900,000のポリエチレンオキシド0.2gを加えた。 (2) While stirring was continued for about 15 minutes, 40.25 g of a 40% aqueous solution of Bayhydrol D-762 (Bayer's polyester polyurethane resin) was added, followed by m. w. 0.2 g of 900,000 polyethylene oxide was added.
(3)コーティング溶液を、弱い真空下、数分間攪拌して溶液を脱気して、試薬層にキャスティングする準備が完了した。アルブミン試薬層は以下によって調製した。 (3) The coating solution was stirred for several minutes under a weak vacuum to degas the solution and ready for casting on the reagent layer. The albumin reagent layer was prepared as follows.
(1)ろ紙ベースに順次に塗布するための二つの溶液を調製する。組成を以下の表に示す。 (1) Two solutions are prepared for sequential application to a filter paper base. The composition is shown in the table below.
(2)ろ紙(WhatmanのGF/30cm)を二つの溶液で順に処理して紙に含浸させたのち、処理したろ紙を90℃で15分間乾燥させて上層試薬を製造した。 (2) Filter paper (Whatman GF / 30 cm) was treated with two solutions in order to impregnate the paper, and then the treated filter paper was dried at 90 ° C. for 15 minutes to prepare an upper layer reagent.
接着剤コーティング溶液をアルブミン試薬層上に約250μmの厚さ(ウェット)までキャスティングしたのち、ろ紙上の接着剤コーティングしたアルブミン試薬を約90℃で5分間乾燥させると、コーティングがアルブミン試薬層に接着し、硬化した上面が露出した。 After the adhesive coating solution is cast on the albumin reagent layer to a thickness of about 250 μm (wet), the adhesive-coated albumin reagent on the filter paper is dried at about 90 ° C. for 5 minutes, and the coating adheres to the albumin reagent layer. The hardened upper surface was exposed.
ガラスろ紙(WhatmanのGF/30cm)の層が、接着剤層のアルブミン試薬層とは反対の側に配置された完全なフォーマットを組み立てた。すなわち、試験装置は三つの層、すなわちアルブミン試薬層、アルブミン試薬層に接着した拡散性接着剤層及び拡散性層の硬化した露出面に接着しなかったガラスろ紙の層を含むものであった。これは、膜が完全に硬化すると、それがさらなる層に結合しないことを実証した。この試験装置を、上記のように製造したが、拡散性接着剤層をコーティングしなかったアルブミン試薬層と比較した。 A complete format was assembled in which a layer of glass filter paper (Whatman GF / 30 cm) was placed on the side of the adhesive layer opposite the albumin reagent layer. That is, the test apparatus included three layers: an albumin reagent layer, a diffusible adhesive layer adhered to the albumin reagent layer, and a layer of glass filter paper that did not adhere to the cured exposed surface of the diffusible layer. This demonstrated that once the film was fully cured, it did not bond to further layers. The test device was manufactured as described above but compared to an albumin reagent layer that was not coated with a diffusible adhesive layer.
第一の試験では、アルブミン500mg/Lを含有する試料を接着剤コーティングなしのアルブミン試薬層に適用し、その結果を、複合装置のガラスろ紙上に配置された別の500mg/L試料と比較した。後者の場合、アルブミンは、それが検出される試薬層に達するためには、ろ紙及び接着剤層を通過しなければならなかった。比較用試料では、試薬層は、速やかな応答を出すものであった。存在するアルブミンの量を、CLINITEK 200計器を使用する反射率計測によって測定した。アルブミン試薬層に試料を加えなかった場合、反射率は、分析の開始から1分の時点で、610nmの波長で93.6%であった。しかし、接着剤層なしで試料を直接試薬層に加えた場合、反射率は12.8%であることがわかった。試料をガラスろ紙に適用し、試料がろ紙及び接着剤を通過することによって試薬層に達した場合、反射率は13.0%であることがわかった。ろ紙及び接着剤は、それらを通過し、試薬層に達する試料の組成に対して実質的に影響を及ぼさないと結論づけることができる。 In the first test, a sample containing 500 mg / L of albumin was applied to an albumin reagent layer without an adhesive coating, and the results were compared to another 500 mg / L sample placed on the glass filter paper of the composite device. . In the latter case, albumin had to pass through the filter paper and the adhesive layer in order to reach the reagent layer where it was detected. In the comparative sample, the reagent layer gave a quick response. The amount of albumin present was measured by reflectometry using a CLINITEK 200 instrument. When no sample was added to the albumin reagent layer, the reflectance was 93.6% at a wavelength of 610 nm at 1 minute from the start of analysis. However, the reflectivity was found to be 12.8% when the sample was added directly to the reagent layer without the adhesive layer. When the sample was applied to glass filter paper and the sample reached the reagent layer by passing through the filter paper and adhesive, the reflectivity was found to be 13.0%. It can be concluded that the filter paper and adhesive do not substantially affect the composition of the sample that passes through them and reaches the reagent layer.
第二の試験では、ずっと低い濃度、1mg/Lのアルブミンを使用した。この場合、接着剤コーティングなしのアルブミン試薬は、試料中のアルブミンのより低い濃度を示す52.4%の反射率を示した。しかし、試料を複合装置中のアルブミン試薬層に直接配置した場合、反射率は25.4%であると計測され、同じ濃度のアルブミンに対し、より高い応答を示した。試料中の液体の一部が接着剤を通過してろ紙層に入り込み、それによって試薬層上のアルブミンの有効濃度を高めたものと結論づけることができる。 In the second test, a much lower concentration, 1 mg / L of albumin was used. In this case, the albumin reagent without the adhesive coating showed a reflectivity of 52.4% indicating a lower concentration of albumin in the sample. However, when the sample was placed directly on the albumin reagent layer in the composite device, the reflectivity was measured to be 25.4%, indicating a higher response to the same concentration of albumin. It can be concluded that some of the liquid in the sample passes through the adhesive and enters the filter paper layer, thereby increasing the effective concentration of albumin on the reagent layer.
実施例II
この実施例では、競合又は干渉成分を除去して、それによって分析対象物が検出試薬層に達するようにするため、結合試薬層を拡散性接着剤層に加えた。実施例Iに記載した接着剤組成物と同様な方法で、タンパク質をブロックした拡散性接着組成物を以下のようにして製造した。
Example II
In this example, a binding reagent layer was added to the diffusible adhesive layer to remove competing or interfering components, thereby allowing the analyte to reach the detection reagent layer. In the same manner as the adhesive composition described in Example I, a protein-blocked diffusible adhesive composition was prepared as follows.
(1)pH5.5の0.1Mクエン酸ナトリウム緩衝剤150g及びPluronic L64界面活性剤1.0gを250mlのスチールビーカーに加えた。ゆっくり攪拌しながら、オクタノール0.6gを加えたのち、Aerosil 200を12.0g加え、約2000rpmで数分間、攪拌を継続して成分の分散を完了した。 (1) 150 g of 0.1 M sodium citrate buffer at pH 5.5 and 1.0 g of Pluronic L64 surfactant were added to a 250 ml steel beaker. While slowly stirring, 0.6 g of octanol was added, 12.0 g of Aerosil 200 was added, and stirring was continued for several minutes at about 2000 rpm to complete the dispersion of the components.
(2)攪拌を継続しながら、Bayhydrol DLNの40%水溶液110gを加えたのち、PEO 900,000を0.4g加えた。混合を約15分間継続した。 (2) While continuing stirring, 110 g of a 40% aqueous solution of Bayhydrol DLN was added, and then 0.4 g of PEO 900,000 was added. Mixing was continued for about 15 minutes.
(3)工程(2)で完成したコーティング溶液1gごとに、カゼインブロッキング溶液100μLを加えた。混合物をうず回転させて均一なコーティング溶液を製造した。接着剤コーティング溶液を100μm層としてペルオキシダーゼ試薬層の上にキャステイングした。 (3) 100 μL of casein blocking solution was added to each 1 g of the coating solution completed in step (2). The mixture was swirled to produce a uniform coating solution. The adhesive coating solution was cast as a 100 μm layer on the peroxidase reagent layer.
ペルオキシダーゼ試薬層は、
(a)3,3′,5,5′−テトラエチルベンジジンの10mg/ml溶液を調製し、
(b)Whatmanの3mmろ紙を溶液に浸漬し、
(c)含浸した紙を40℃で15分間乾燥させ、
(d)工程(c)で乾燥させた紙を原料グルコースオキシダーゼ1400U/mlの溶液に浸漬し、
(e)工程(d)の含浸した紙を40℃で20分間乾燥させる
ことによって調製した。
Peroxidase reagent layer
(A) preparing a 10 mg / ml solution of 3,3 ′, 5,5′-tetraethylbenzidine,
(B) Immerse Whatman 3mm filter paper into the solution,
(C) drying the impregnated paper at 40 ° C. for 15 minutes,
(D) The paper dried in step (c) is immersed in a solution of raw material glucose oxidase 1400 U / ml,
(E) The paper impregnated in step (d) was prepared by drying at 40 ° C. for 20 minutes.
(4)接着剤−ペルオキシダーゼ試薬層の組み合わせを、ローララミネータを100ft/min及び100psiの力で用いて、熱を加えずに結合試薬層の上に押し付け、40℃で30分間乾燥させた。 (4) The adhesive-peroxidase reagent layer combination was pressed onto the binding reagent layer without application of heat using a roller laminator with a force of 100 ft / min and 100 psi and dried at 40 ° C. for 30 minutes.
結合試薬層は、
(a)以下の成分
Dralon L(ポリアクリロニトリル)17.3g
Ultrason E(ポリエーテルポリスルホン)69.1g
Aerosil 200(シリカ)25.9g
Pluriol P600(プロピレンオキシド系界面活性剤)7.78g
からポリマー膜を製造し、
(b)膜を、0.1Mクエン酸ナトリウム(pH4.5緩衝剤)中4mg/ml抗FITC(抗フルオレセインイソチオシアネート)の溶液に浸漬し、
(c)含浸したろ紙を40℃で30分間乾燥させる
ことによって調製した。
The binding reagent layer is
(A) The following ingredients
Dralon L (Polyacrylonitrile) 17.3g
Ultrason E (polyether polysulfone) 69.1 g
Aerosil 200 (silica) 25.9g
Pluriol P600 (propylene oxide surfactant) 7.78g
A polymer membrane from
(B) Immerse the membrane in a solution of 4 mg / ml anti-FITC (anti-fluorescein isothiocyanate) in 0.1 M sodium citrate (pH 4.5 buffer)
(C) The impregnated filter paper was prepared by drying at 40 ° C. for 30 minutes.
(5)合わせた層を室温で1〜2時間乾燥させて、分析装置の調製を完了した。 (5) The combined layers were dried at room temperature for 1-2 hours to complete the preparation of the analyzer.
試験では、試料は、BSA−FITC(ウシ血清アルブミン−抗フルオレセインイソチオシアネート)及びHRP−FITC(セイヨウワサビペルオキシダーゼ−抗フルオレセインイソチオシアネート)の両方を含有し、後者がBSA−FITCと競合するものであった。試料が接着剤層を通過するにつれ、BSA−FITCがHRP−FITCから分離した。HRP−FITCがペルオキシダーゼ試薬に達し、発色が起こってその存在を示し、CLINITEK(登録商標)50分析装置によって反射率を計測した。HRP−FITCだけが存在する場合、反射率は62.6%であることがわかったが、BSA−FITCが存在する場合、反射率は45.7%であり、過剰なFITCが達成されるときHRP−FITCが膜を透過することができることを示した。 In the test, the samples contained both BSA-FITC (bovine serum albumin-anti-fluorescein isothiocyanate) and HRP-FITC (horseradish peroxidase-anti-fluorescein isothiocyanate), the latter competing with BSA-FITC. It was. BSA-FITC separated from HRP-FITC as the sample passed through the adhesive layer. HRP-FITC reached the peroxidase reagent, color development occurred and indicated its presence, and reflectance was measured with a CLINITEK® 50 analyzer. When only HRP-FITC is present, the reflectivity was found to be 62.6%, but when BSA-FITC is present, the reflectivity is 45.7%, when excess FITC is achieved. It was shown that HRP-FITC can permeate the membrane.
結合層及びペルオキシダーゼ試薬層を中間の接着剤層なしで互いに接触させて配置する比較試験を実施した。この場合、二つの試料の間で違いは認められなかった。すなわち、BSA−FITC及びHRP−FITCの両方を含有する試料の分離はなかった。過剰なFITCが結合層中に存在するとしても、接着剤なしでは、競合する分析対象物を分けておくことは不可能であると結論づけることができる。 A comparative test was performed in which the binding layer and the peroxidase reagent layer were placed in contact with each other without an intermediate adhesive layer. In this case, no difference was observed between the two samples. That is, there was no separation of samples containing both BSA-FITC and HRP-FITC. Even if excess FITC is present in the tie layer, it can be concluded that it is impossible to separate competing analytes without an adhesive.
実施例III
この実施例では、ジゴキシンを計測するための、実施例IIの装置に類似した多層装置の使用を例示する。実施例IIに記載のようにして、ペルオキシダーゼを検出することができる基質を含有する試薬及びタンパク質結合層を調製した。そして、それらの層を前記のように拡散性接着剤層と合わせて3層装置を製造した。乾燥後、合わせた層をストリップに裁断し、各ストリップを、試料溜めとして働く四角い開口を有するポリスチレンストリップで覆った。ジゴキシン0、25、50及び100μg/mlならびにジゴキシン−BSA−HRP(ジゴキシン−ウシ血清アルブミン−セイヨウワサビペルオキシダーゼ)の50mg/ml溶液50mlならびに抗ジゴキシン標識FITCの100μg/ml溶液50mgを含有する試料を調製した。各試料混合物45μlをストリップ上の試料溜めに加えて、試料をタンパク質結合層と接触させた。試料は上層及び接着剤層を通過して試薬層に入り、そこで色応答が発された。CLINITEK(登録商標)50反射分光計によって実施した計測は、以下の表に示すように、ジゴキシンが試料中のその濃度に比例しながら試薬層に達することを示した。
Example III
This example illustrates the use of a multilayer device similar to the device of Example II to measure digoxin. Reagents and protein binding layers containing a substrate capable of detecting peroxidase were prepared as described in Example II. These layers were combined with the diffusible adhesive layer as described above to produce a three-layer device. After drying, the combined layers were cut into strips and each strip was covered with a polystyrene strip with a square opening that served as a sample reservoir. Prepare samples containing digoxin 0, 25, 50 and 100 μg / ml and 50 ml of digoxin-BSA-HRP (digoxin-bovine serum albumin-horseradish peroxidase) 50 mg / ml solution and anti-digoxin labeled FITC 50 mg / ml solution did. 45 μl of each sample mixture was added to the sample reservoir on the strip to contact the sample with the protein binding layer. The sample passed through the top and adhesive layers and entered the reagent layer, where a color response was emitted. Measurements performed with a CLINITEK® 50 reflectance spectrometer showed that digoxin reached the reagent layer in proportion to its concentration in the sample, as shown in the table below.
接着剤層を含めなかった比較試験では、試薬層からの応答の違いは見られず、接着剤層なしでは競合が起こらないことを示した。 In comparative tests that did not include the adhesive layer, no difference in response from the reagent layer was seen, indicating that no competition occurred without the adhesive layer.
実施例IV及びVは、試薬のホルダーとしてマイクロ流体チップを用いて、グルコースを計測するための、実施例IIの装置に類似した多層装置の使用を例示する。 Examples IV and V illustrate the use of a multilayer device similar to the device of Example II for measuring glucose using a microfluidic chip as a reagent holder.
実施例IV
マイクロ流体装置中で透過性接着剤を使用する一つの例は、血中のグルコース含量を計測することである。Bellの米国特許第5,360,595号に記載されているグルコース試薬を吸収性層、たとえばPall社のBiodynのようなナイロン膜上に準備した。そして、実施例1で記載したような透過性接着剤配合物をグルコース試薬上にコーティングした。試薬の区域をマイクロ流体試薬溜めの中で透過性接着剤が上又は下を向く状態で配置した。下向きに配置した場合、接着剤はマイクロ流体ベースと結合し、上向きに配置した場合、接着剤は、チャンバを覆う非吸収性プラスチックのふたと結合した。また、吸収性又は非吸収性材料の他の層を層として適用することもできる。
Example IV
One example of using a permeable adhesive in a microfluidic device is measuring the glucose content in the blood. The glucose reagent described in Bell US Pat. No. 5,360,595 was prepared on an absorbent layer, for example, a nylon membrane such as Pall Biodyn. A permeable adhesive formulation as described in Example 1 was then coated onto the glucose reagent. The reagent area was placed in a microfluidic reagent reservoir with the permeable adhesive facing up or down. When placed face down, the adhesive bound to the microfluidic base, and when placed face up, the glue bound to the non-absorbent plastic lid covering the chamber. Other layers of absorbent or non-absorbable materials can also be applied as layers.
入口を使用して、ある濃度のグルコースを含有する血液の試料を試薬チャンバに導入した。全血試料が試薬と反応して色を発すると、それを、白黒基準に照らして修正した状態で、分光計によって680nmで読み取った。 The inlet was used to introduce a blood sample containing a concentration of glucose into the reagent chamber. When the whole blood sample reacted with the reagent and developed color, it was read by a spectrometer at 680 nm, corrected for black and white standards.
実施例V
Bellの米国特許第5,360,595号に記載されているグルコース試薬を、PES及びPETのようなプラスチックの吸収性基材に試薬をコーティングすることによって準備した。試薬でコーティングされたPETを使用した場合、500〜950nm反射率計を使用して試料との反応を読み取った。透過性接着剤の通って流れるため、透過性接着剤をグルコース試薬の上にコーティングした。入口から試薬までの試料の流れが非吸収材料によって遮られない限り、接着剤は、マイクロ流体ベース、チャンバを覆う非吸収性プラスチックのふた又は他の吸収性もしくは非吸収性材料の層に結合した。入口を使用して、ある濃度のグルコースを含有する血液の試料を試薬チャンバに導入した。全血試料が試薬と反応して色を発した。プラスチックフィルムは透明であるため、500〜950nm反射率計を使用して、試料との反応を、白黒基準に照らして修正した状態で読み取った。
Example V
The glucose reagent described in Bell US Pat. No. 5,360,595 was prepared by coating the reagent on a plastic absorbent substrate such as PES and PET. When using reagent-coated PET, the reaction with the sample was read using a 500-950 nm reflectometer. The permeable adhesive was coated over the glucose reagent to flow through the permeable adhesive. As long as the sample flow from the inlet to the reagent is not obstructed by the non-absorbing material, the adhesive is bound to the microfluidic base, a non-absorbing plastic lid or other layer of absorbent or non-absorbing material covering the chamber. . The inlet was used to introduce a blood sample containing a concentration of glucose into the reagent chamber. The whole blood sample reacted with the reagent and developed color. Since the plastic film is transparent, a 500-950 nm reflectometer was used to read the reaction with the sample corrected for black and white standards.
実施例VI
フィルム厚さ及び硬化温度の影響を検査し、結果を以下の表にまとめた。実施例Iと類似した組成を有する透過性接着剤の層をろ紙の層に付着させ、ろ紙又はPETの上層を適用した。圧力を加えた場合と加えない場合とで三つの層を90℃又は40℃で硬化させた。
Example VI
The effects of film thickness and curing temperature were examined and the results are summarized in the following table. A layer of permeable adhesive having a composition similar to that of Example I was applied to the filter paper layer, and an upper layer of filter paper or PET was applied. The three layers were cured at 90 ° C. or 40 ° C. with and without pressure.
透過性接着剤をろ紙層の一つの上に加え、40℃で20分間又は90℃で5分間、オーブン中で初期硬化させた。次に、ローラーラミネータを100ft/minで使用し、0又は40〜100psiの力を用いて、熱を加えずに、もう一つのろ紙層を膜接着剤に積層した。合わせた三つの層を実質的に周囲温度(30℃)で2時間硬化させて、硬化を完了した。ケース8は、実施例II〜Vで使用した方法と同様であった。 A permeable adhesive was added over one of the filter paper layers and precured in an oven at 40 ° C. for 20 minutes or 90 ° C. for 5 minutes. Next, another roller paper layer was laminated to the membrane adhesive using a roller laminator at 100 ft / min and using 0 or 40-100 psi force without applying heat. The combined three layers were cured at substantially ambient temperature (30 ° C.) for 2 hours to complete the cure. Case 8 was similar to the method used in Examples II-V.
上記表は、硬化後の三つの層の状態を以下の規準を使用して報告する。 The above table reports the state of the three layers after curing using the following criteria:
テアシールとは、外側層が引き離されるとき、接着剤中間層ではなく外側層の一部が破損したかどうかをいう。 Tear seal refers to whether a portion of the outer layer, not the adhesive interlayer, is damaged when the outer layer is pulled apart.
バブルとは、外側層の一方に水を加えて、接着剤が外側層に接着していない区域を検出することによって判定される、接着剤が接着していない区域の形成をいう。 A bubble refers to the formation of an area where the adhesive is not adhered, as determined by adding water to one of the outer layers and detecting the area where the adhesive is not adhered to the outer layer.
透過性は、外側層の一方に水を加え、水が他方の層に達するのに要した時間を計測することによって決定した。 Permeability was determined by adding water to one of the outer layers and measuring the time taken for the water to reach the other layer.
離層とは、三つの層を市販の装置で裁断し、打ち抜きし、プレスする際の層間の分離の評価をいう。 The delamination means evaluation of separation between layers when the three layers are cut with a commercially available apparatus, punched out and pressed.
両面接着は、テアシール評価に関連する。テアシールが二つの外側層の一方又は両方に見られる、すなわち、接着剤層ではなく外側層が破損する場合、両面接着が達成されていないと記載される。 Double-sided adhesion is associated with tear seal evaluation. If a tear seal is found on one or both of the two outer layers, i.e. the outer layer breaks rather than the adhesive layer, it is stated that double-sided adhesion has not been achieved.
表の結果を検討すると、積層圧を加えないと、両面接着は達成されないと結論づけることができる。積層圧を加えると、厚さが最初の適用温度に適合する場合、両面接着が生じた。たとえば、厚さ10ミルの層は、90℃で初期硬化したときは両面接着ではなかったが、40℃で初期硬化したときは両面接着であった。膜接着剤が完全な乾燥に達する、すなわち硬化するならば、両面接着剤としては作用しないであろう。積層圧の使用は、予想外にも、バブル及び離層及び透過性に関する問題を解消した。たとえば、ケース3における100ミルのような厚い膜は、バブルを含み、加圧されなければ透過性が劣り、使えないものであった。典型的には、高温及び厚さは透過性を低下させ、低めの温度は離層を生じさせた。10〜100ミルの厚さ範囲で圧力がこれらの問題を解消したことは驚くべきことであった。 Examining the results in the table, it can be concluded that the double-sided adhesion is not achieved unless the lamination pressure is applied. When laminating pressure was applied, double sided adhesion occurred when the thickness met the initial application temperature. For example, a 10 mil thick layer was not double-sided when initially cured at 90 ° C, but double-sided when initially cured at 40 ° C. If the film adhesive reaches full dryness, i.e., cures, it will not act as a double-sided adhesive. The use of laminating pressure has unexpectedly eliminated problems with bubbles and delamination and permeability. For example, a thick film such as 100 mil in Case 3 contained bubbles and was not usable because it had poor permeability unless pressurized. Typically, high temperatures and thickness reduced permeability and lower temperatures caused delamination. It was surprising that pressure solved these problems in the 10-100 mil thickness range.
Claims (66)
(a)前記流体試料を受けるための少なくとも第一の吸収性又は非吸収性層、
(b)前記第一の層から前記試料の一部を受けるための少なくとも第二の吸収性又は非吸収性層、及び
(c)前記少なくとも第一及び第二の層の間に配置された液体透過性接着剤層
を含み、
前記接着剤が、流体中に拡散可能であり、液状コーティングとしてキャスティングされ、前記接着剤層が前記第一及び第二の層に接着しながらも液体透過性を保持するような温度で、前記第一及び第二の層の間の所定位置で押し合わされ、乾燥させた、水性ポリマー分散系と水溶性ポリマーとのブレンドを含むものである装置。 A multi-layer device for detecting an analyte in a fluid sample,
(A) at least a first absorbent or non-absorbent layer for receiving the fluid sample;
(B) at least a second absorbent or non-absorbable layer for receiving a portion of the sample from the first layer, and (c) a liquid disposed between the at least first and second layers. Including a permeable adhesive layer,
The adhesive is diffusible into a fluid, cast as a liquid coating, and at a temperature such that the adhesive layer retains liquid permeability while adhering to the first and second layers. An apparatus comprising a blend of an aqueous polymer dispersion and a water soluble polymer, pressed and dried in place between the first and second layers.
(a)前記試料を受けるための少なくとも一つの溜めと、
(b)前記試料の少なくとも一部を受け、前記分析対象物と反応するための乾燥試薬を含む少なくとも一つの溜めと、
(c)(a)及び(b)の前記溜めと液が行き来できる毛管通路と
を含むマイクロ流体装置であって、
液体透過性組成物を形成するために乾燥させた、水性ポリマー分散系と水溶性ポリマーとのブレンドを含む液体透過性組成物を含み、前記組成物が、前記溜めの少なくとも一つの中に配置されて、前記液体試料の成分を除去する、又は前記液体試料の成分と反応するものであるマイクロ流体装置。 For detecting analytes in liquid samples,
(A) at least one reservoir for receiving the sample;
(B) at least one reservoir containing a dry reagent for receiving at least a portion of the sample and reacting with the analyte;
(C) a microfluidic device comprising the reservoir of (a) and (b) and a capillary passage through which liquid can travel;
A liquid permeable composition comprising a blend of an aqueous polymer dispersion and a water soluble polymer dried to form a liquid permeable composition, wherein the composition is disposed in at least one of the reservoirs. A microfluidic device that removes a component of the liquid sample or reacts with a component of the liquid sample.
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